JP7448823B2 - 評価装置及び評価プログラム - Google Patents

Description

本開示は、評価対象物の寿命特性を評価するための評価装置及び評価プログラムに関する。

従来、機械や構造物が使用中に意図せず破損するのを防止するため、これらを構成する各部品の寿命特性の評価が実施されている。寿命特性の評価とは、一般に、評価対象物が使用される環境の厳しさと、評価対象物の寿命との関係を評価することをいう。

例えば、評価対象物が金属材料からなる場合、当該金属材料で形成された試料を複数準備し、これらの試料の疲労試験を実施する。疲労試験では、各試料で応力比を一定に保持し、試料ごとに応力振幅を変えて繰返し応力を発生させる。応力比とは、最小負荷応力を最大負荷応力で除した値であり、応力振幅とは、最大負荷応力から最小負荷応力を減じた値の半分の値である。疲労試験において各試料に発生する応力の指標、例えば応力振幅や最大応力、応力範囲等を使用環境の厳しさとし、各試料が破断するまでの応力繰返し数を寿命として、評価対象物の疲労寿命特性が評価される。

また、例えば、評価対象物が金属材料からなる場合、当該金属材料で形成された試料を複数準備し、これらの試料のクリープ破断試験を実施する。クリープ破断試験では、各試料に対し、高温下で荷重が負荷される。この荷重によって各試料に発生する応力を使用環境の厳しさとし、各試料が破断するまでの時間を寿命として、評価対象物のクリープ破断寿命特性が評価される。

その他、評価対象物がゴム材料からなる場合、例えば、当該ゴム材料からなる各試料が晒される温度を使用環境の厳しさとし、各試料の硬化反応速度を寿命として、評価対象物の耐久寿命特性が評価される。評価対象物が電子部品である場合、例えば、温度又は投入電流耐量を使用環境の厳しさとし、電子部品が破損するまでの時間又は通電時間を寿命として、評価対象物の寿命特性が評価される。

寿命特性の評価を行う場合、一般に、評価対象物が使用される環境の厳しさと、評価対象物の寿命との関係を表す線図が求められる。より具体的には、評価対象物の使用期間を第１軸とし、評価対象物の使用環境の厳しさを第２軸とする平面座標系において、評価対象物が寿命に到達する領域と、評価対象物が寿命に到達しない領域とに区分する境界線を求め、この境界線を用いて寿命特性の評価が行われる。当該境界線は、例えば、所定の寿命試験を実際に実施して得られた実試験情報の近似線である。よって、境界線を求めるためには、複数の使用環境の水準ごとにそれぞれ１つ以上の試料を準備し、全ての試料に対して所定の試験を実施する必要がある。通常、試料それぞれの試験には長時間を要するため、全ての試料の試験を完了させて寿命特性の評価を実施するには、多大な期間が必要となる。

これに対して、特許文献１には、試料に超音波振動を与えて疲労試験を行う技術が開示されている。特許文献１では、超音波振動子によって試料を共振させ、試料に応力を発生させる。この場合、試料に発生する応力の繰り返し速度が大きくなり、各試料の疲労試験の時間が短縮されると考えられる。

特許文献２にも、試料に超音波振動を与えて疲労試験を行う技術が開示されている。特許文献２では、試料に対し、共振による曲げ変形を繰り返し与えることにより、応力振幅一定の高速な疲労試験が行われる。

特許文献３には、疲労試験において、試料に繰返し応力を発生させながら、初期温度に対する温度変化量を取得する技術が開示されている。特許文献３では、１つの試料に対し、発生させる応力を変化させつつ温度変化量の取得を繰り返し、複数の応力それぞれについて得られた温度変化量に基づいて試料の疲労限度を推定する。特許文献３には、試料が破断するまで繰返し応力を発生させる必要はないため、単一の試料を疲労試験に使用することができ、短時間で疲労限度を推定することができると記載されている。

特開２０１８－０４８８８９号公報 特許第６１４２０７４号公報 特許第６４８３５６８号公報

特許文献１及び２では、超音波振動を利用することにより、試料に発生する応力の繰返し速度（負荷周波数）が大きくなり、個々の試料の試験時間が短縮される。しかしながら、特許文献１及び２のように、試料に対する負荷周波数を増大させる技術では、試験の結果に影響が生じる可能性がある。例えば、試験時間自体が評価対象物の寿命に影響する場合、負荷周波数の増大によって個々の試料の試験時間を短縮することはできない。そのため、評価対象物の寿命特性を短期間で評価できないことがある。

特許文献３では、試料の温度変化量に基づいて疲労限度を推定することにより、評価対象物の寿命特性の評価を行っている。しかしながら、特許文献３では、寿命特性の評価に際し、試料が破断するまでの応力繰返し数（寿命）が直接的に測定されていない。そのため、特許文献３のような技術では、寿命特性の評価結果の誤差が大きくなるおそれがある。

本開示は、短期間で精度よく評価対象物の寿命特性を評価することができる評価装置を提供することを課題とする。

本開示に係る評価装置は、評価対象物の寿命特性を評価するための評価装置である。評価装置は、予測試験情報生成部と、境界線取得部と、を備える。予測試験情報生成部は、評価対象物に相当する試料の寿命試験を実際に行って得られた複数の実試験情報の各々に基づき、複数の予測試験情報を生成する。境界線取得部は、複数の予測試験情報に基づき、境界線を取得する。境界線は、評価対象物の使用期間を示す第１軸と、評価対象物の使用環境の厳しさを示す第２軸とを有する平面座標系を、評価対象物が寿命に到達する領域と、評価対象物が寿命に到達しない領域とに区分する。実試験情報の各々は、試験期間情報と、試験環境情報と、実寿命判定情報と、を含む。試験期間情報は、寿命試験の期間を示す。試験環境情報は、寿命試験において試料に与えられた環境を示す。実寿命判定情報は、寿命試験において試料が寿命に到達したか否かを示す。

予測試験情報生成部は、実試験情報変換部と、仮想試験情報生成部と、寿命判定情報割当部と、を含む。実試験情報変換部は、実試験情報ごとに、試験期間情報を第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値に変換するとともに、試験環境情報を第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値に変換する。仮想試験情報生成部は、実試験情報ごとに、第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値と、第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値と、を各々含む複数の仮想試験情報を生成する。寿命判定情報割当部は、実試験情報の各々について、実寿命判定情報が寿命到達を示すか否かを判定する。寿命判定情報割当部は、実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、複数の仮想試験情報のうち、実試験情報における第１パラメータ値以下の第１パラメータ値を有し、且つ実試験情報における第２パラメータ値よりも小さい第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てる。寿命判定情報割当部は、実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、複数の仮想試験情報のうち、実試験情報における第１パラメータ値よりも小さい第１パラメータ値を有し、且つ実試験情報における第２パラメータ値以下の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てる。寿命判定情報割当部は、実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、複数の仮想試験情報のうち、実試験情報における第１パラメータ値以上の第１パラメータ値を有し、且つ実試験情報における第２パラメータ値以上の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命到達を示す寿命判定情報を割り当てる。これにより、寿命判定情報割当部は、複数の仮想試験情報から複数の予測試験情報を生成する。

本開示に係る評価装置によれば、短期間で精度よく評価対象物の寿命特性を評価することができる。

図１は、実施形態に係る評価装置の機能ブロック図である。 図２は、実施形態に係る評価装置として機能するコンピュータのハードウェア構成図である。 図３Ａは、実施形態に係る評価装置が行う処理を示すフローチャートである。 図３Ｂは、実施形態に係る評価装置が行う処理を示すフローチャートである。 図４は、実施形態に係る評価装置によって取得した境界線を利用して寿命特性の評価を行う手順を示すフローチャートである。 図５は、実施形態に係る評価装置により、実試験情報に基づいて予測される予測試験情報を説明するための模式図である。 図６は、実施形態に係る評価装置により、実試験情報に基づいて予測される予測試験情報を説明するための模式図である。 図７は、各実施例における実試験情報、及び仮想試験情報となる格子点を模式的に示す図である。 図８は、破断繰返し数が５万回のときの応力振幅について、第１実施例で得られた近似式から算出した値と、第１従来例で得られた近似式から算出した値との誤差を示す図である。 図９は、破断繰返し数が２００万回のときの応力振幅について、第１実施例で得られた近似式から算出した値と、第１従来例で得られた近似式から算出した値との誤差を示す図である。 図１０は、破断繰返し数が５万回のときに、第２実施例及び第２従来例Ｓ－Ｎ線の近似式から求まる応力振幅と、第１従来例で得られた近似式から求まる応力振幅との誤差の頻度の確率分布を示す図である。 図１１は、破断繰返し数が２００万回のときに、第２実施例及び第２従来例Ｓ－Ｎ線の近似式から求まる応力振幅と、第１従来例で得られた近似式から求まる応力振幅との誤差の頻度の確率分布を示す図である。 図１２は、第３実施例及び第３従来例のそれぞれで得られたＳ－Ｎ線を示す図である。 図１３は、第４実施例及び第４従来例のそれぞれで得られたＳ－Ｎ線を示す図である。

第１の構成に係る評価装置は、評価対象物の寿命特性を評価するための評価装置である。評価装置は、予測試験情報生成部と、境界線取得部と、を備える。予測試験情報生成部は、評価対象物に相当する試料の寿命試験を実際に行って得られた複数の実試験情報の各々に基づき、複数の予測試験情報を生成する。境界線取得部は、複数の予測試験情報に基づき、境界線を取得する。境界線は、評価対象物の使用期間を示す第１軸と、評価対象物の使用環境の厳しさを示す第２軸とを有する平面座標系を、評価対象物が寿命に到達する領域と、評価対象物が寿命に到達しない領域とに区分する。実試験情報の各々は、試験期間情報と、試験環境情報と、実寿命判定情報と、を含む。試験期間情報は、寿命試験の期間を示す。試験環境情報は、寿命試験において試料に与えられた環境を示す。実寿命判定情報は、寿命試験において試料が寿命に到達したか否かを示す。

第１の構成に係る評価装置において、予測試験情報生成部は、実試験情報変換部と、仮想試験情報生成部と、寿命判定情報割当部と、を含む。実試験情報変換部は、実試験情報ごとに、試験期間情報を第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値に変換するとともに、試験環境情報を第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値に変換する。仮想試験情報生成部は、実試験情報ごとに、第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値と、第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値と、を各々含む複数の仮想試験情報を生成する。寿命判定情報割当部は、実試験情報の各々について、実寿命判定情報が寿命到達を示すか否かを判定する。寿命判定情報割当部は、実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、複数の仮想試験情報のうち、実試験情報における第１パラメータ値以下の第１パラメータ値を有し、且つ実試験情報における第２パラメータ値よりも小さい第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てる。寿命判定情報割当部は、実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、複数の仮想試験情報のうち、実試験情報における第１パラメータ値よりも小さい第１パラメータ値を有し、且つ実試験情報における第２パラメータ値以下の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てる。寿命判定情報割当部は、実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、複数の仮想試験情報のうち、実試験情報における第１パラメータ値以上の第１パラメータ値を有し、且つ実試験情報における第２パラメータ値以上の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命到達を示す寿命判定情報を割り当てる。これにより、寿命判定情報割当部は、複数の仮想試験情報から複数の予測試験情報を生成する。

第２の構成に係る評価装置は、評価対象物の寿命特性を評価するための評価装置である。評価装置は、予測試験情報生成部と、境界線取得部と、を備える。予測試験情報生成部は、評価対象物に相当する試料の寿命試験を実際に行って得られた複数の実試験情報の各々に基づき、複数の予測試験情報を生成する。境界線取得部は、複数の予測試験情報に基づき、境界線を取得する。境界線は、評価対象物の使用期間を示す第１軸と、評価対象物の使用環境の厳しさを示す第２軸とを有する平面座標系を、評価対象物が寿命に到達する領域と、評価対象物が寿命に到達しない領域とに区分する。実試験情報の各々は、試験期間情報と、試験環境情報と、実寿命判定情報と、を含む。試験期間情報は、寿命試験の期間を示す。試験環境情報は、寿命試験において試料に与えられた環境を示す。実寿命判定情報は、寿命試験において試料が寿命に到達したか否かを示す。

第２の構成に係る評価装置において、予測試験情報生成部は、実試験情報変換部と、仮想試験情報生成部と、寿命判定情報割当部と、を含む。実試験情報変換部は、実試験情報ごとに、試験期間情報を第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値に変換するとともに、試験環境情報を第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値に変換する。仮想試験情報生成部は、実試験情報ごとに、第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値と、第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値と、を各々含む複数の仮想試験情報を生成する。寿命判定情報割当部は、実試験情報の各々について、実寿命判定情報が寿命到達を示すか否かを判定する。寿命判定情報割当部は、実寿命判定情報が寿命未達を示す場合、複数の仮想試験情報のうち、実試験情報における第１パラメータ値以下の第１パラメータ値を有し、且つ実試験情報における第２パラメータ値以下の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てる。これにより、寿命判定情報割当部は、複数の仮想試験情報から複数の予測試験情報を生成する。

第３の構成に係る評価装置は、評価対象物の寿命特性を評価するための評価装置である。評価装置は、予測試験情報生成部と、境界線取得部と、を備える。予測試験情報生成部は、評価対象物に相当する試料の寿命試験を実際に行って得られた複数の実試験情報の各々に基づき、複数の予測試験情報を生成する。境界線取得部は、複数の予測試験情報に基づき、境界線を取得する。境界線は、評価対象物の使用期間を示す第１軸と、評価対象物の使用環境の厳しさを示す第２軸とを有する平面座標系を、評価対象物が寿命に到達する領域と、評価対象物が寿命に到達しない領域とに区分する。実試験情報の各々は、試験期間情報と、試験環境情報と、実寿命判定情報と、を含む。試験期間情報は、寿命試験の期間を示す。試験環境情報は、寿命試験において試料に与えられた環境を示す。実寿命判定情報は、寿命試験において試料が寿命に到達したか否かを示す。

第３の構成に係る評価装置において、予測試験情報生成部は、実試験情報変換部と、仮想試験情報生成部と、寿命判定情報割当部と、を含む。実試験情報変換部は、実試験情報ごとに、試験期間情報を第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値に変換するとともに、試験環境情報を第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値に変換する。仮想試験情報生成部は、実試験情報ごとに、第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値と、第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値と、を各々含む複数の仮想試験情報を生成する。寿命判定情報割当部は、実試験情報の各々について、実寿命判定情報が寿命到達を示すか否かを判定する。寿命判定情報割当部は、実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、複数の仮想試験情報のうち、実試験情報における第１パラメータ値以下の第１パラメータ値を有し、且つ実試験情報における第２パラメータ値よりも小さい第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てる。寿命判定情報割当部は、実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、複数の仮想試験情報のうち、実試験情報における第１パラメータ値よりも小さい第１パラメータ値を有し、且つ実試験情報における第２パラメータ値以下の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てる。寿命判定情報割当部は、実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、複数の仮想試験情報のうち、実試験情報における第１パラメータ値以上の第１パラメータ値を有し、且つ実試験情報における第２パラメータ値以上の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命到達を示す寿命判定情報を割り当てる。また、寿命判定情報割当部は、実寿命判定情報が寿命未達を示す場合、複数の仮想試験情報のうち、実試験情報における第１パラメータ値以下の第１パラメータ値を有し、且つ実試験情報における第２パラメータ値以下の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てる。これにより、寿命判定情報割当部は、複数の仮想試験情報から複数の予測試験情報を生成する。

第１から第３の構成に係る評価装置によれば、試料の寿命試験を実際に行って得られた実試験情報の各々に基づいて複数の予測試験情報が生成され、これらの予測試験情報に基づいて境界線が取得される。当該境界線により、評価対象物の使用期間を示す第１軸と、評価対象物の使用環境の厳しさを示す第２軸とを有する平面座標系において、評価対象物が寿命に到達する領域と、評価対象物が寿命に到達しない領域とが区分される。両領域を区分する境界線は、使用環境の厳しさと寿命との関係を表すものである。そのため、この境界線を用いて、評価対象物の寿命を評価することができる。

ここで、第１から第３の構成に係る評価装置では、境界線の取得に際し、寿命試験を実際に実施して得られた各実試験情報に基づいて複数の予測試験情報が生成される。すなわち、実試験情報から、境界線取得に利用可能な試験情報を増加させることができる。そのため、境界線の取得に際して準備する実試験情報の数を従来よりも少なくすることができる。よって、寿命試験に費やす時間を減少させることができ、評価対象物の寿命特性をより短期間で評価することができる。

第１及び第３の構成に係る評価装置では、実試験において試料が寿命に到達した場合、試験期間の終点よりも前には試料が寿命に未達であった一方、試験期間の終点以後は試料が寿命に到達して回復することがなく、また、試験環境よりも厳しい環境では試験期間の終点までに試料が寿命に到達し、試験環境よりも緩やかな環境では試験期間の終点においても試料が寿命に到達しないはずであるという合理的な考え方に基づき、実試験情報から予測試験情報が生成される。すなわち、実試験情報の実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、予測試験情報の候補として生成された複数の仮想試験情報のうち、使用期間を示す第１軸のパラメータ値（第１パラメータ値）が実試験情報のもの以下であり、且つ、使用環境の厳しさを示す第２軸のパラメータ値（第２パラメータ値）が実試験情報のものよりも小さい仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報が割り当てられる。また、実試験情報の実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、予測試験情報の候補として生成された複数の仮想試験情報のうち、第１パラメータ値が実試験情報のものよりも小さく、且つ、第２パラメータ値が実試験情報のもの以下である仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報が割り当てられる。さらに、実試験情報の実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、複数の仮想試験情報のうち、第１及び第２パラメータ値がそれぞれ実試験情報のもの以上である仮想試験情報に対し、寿命到達を示す寿命判定情報を割り当てられる。このように、試料の寿命試験を実際に実施して得られた実試験情報を使用し、予測試験情報を合理的に生成することにより、予測試験情報に基づいて取得される境界線の精度を確保することができる。よって、評価対象物の寿命特性を精度よく評価することができる。

第２及び第３の構成に係る評価装置では、実試験において試料が寿命に到達しなかった場合、試験期間の終点よりも前であって、試験環境よりも緩やかな環境では試料が寿命に到達しないという合理的な予測に基づき、実試験情報から予測試験情報が生成される。すなわち、実試験情報の実寿命判定情報が寿命未達を示す場合、予測試験情報の候補として生成された複数の仮想試験情報のうち、使用期間を示す第１軸のパラメータ値（第１パラメータ値）が実試験情報のもの以下であり、且つ、使用環境の厳しさを示す第２軸のパラメータ値（第２パラメータ値）が実試験情報のもの以下である仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報が割り当てられる。このように、試料の寿命試験を実際に実施して得られた実試験情報を使用し、予測試験情報を合理的に生成することにより、予測試験情報に基づいて取得される境界線の精度を確保することができる。よって、評価対象物の寿命特性を精度よく評価することができる。

上記評価装置において、境界線取得部は、実試験情報及び予測試験情報に基づき、境界線を取得してもよい。

上記評価装置によって寿命特性を評価する評価対象物は、金属材料からなるものであってもよい。

上記各評価装置は、コンピュータであってもよい。すなわち、評価対象物の寿命特性を評価するための評価プログラムにより、コンピュータを上記評価装置として機能させることができる。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

［評価装置の構成］
図１は、本実施形態に係る評価装置１０の機能ブロック図である。評価装置１０は、評価対象物の寿命特性を評価するために用いられる。評価対象物は、機械もしくは構造物、又はそれらを構成する部品であり、例えば金属材料からなる。評価対象物が金属材料からなる場合、評価される寿命特性は、例えば、疲労寿命特性又はクリープ破断寿命特性である。本実施形態では、金属材料からなる評価対象物の疲労寿命特性を評価する評価装置１０の例について説明する。

図１に示すように、評価装置１０は、予測試験情報生成部１と、境界線取得部２とを備えている。予測試験情報生成部１は、実試験情報変換部１１と、仮想試験情報生成部１２と、寿命判定情報割当部１３とを含む。評価装置１０の各部の機能については後述する。

評価装置１０は、典型的にはコンピュータであり、例えば、パーソナルコンピュータやタブレット、スマートフォン等といったユーザ端末である。図２は、評価装置１０として機能するコンピュータ３のハードウェア構成図である。コンピュータ３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３１、主記憶装置３２、補助記憶装置３３、入力装置３４、及び出力装置３５等を備えている。

ＣＰＵ３１は、補助記憶装置３３から主記憶装置３２にロードされた各種プログラムを実行し、情報の演算を行う。主記憶装置３２は、ＣＰＵ３１が実行する各種プログラムや、ＣＰＵ３１が使用する情報、ＣＰＵ３１による演算結果等を一時的に保持する作業領域として使用される。補助記憶装置３３は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリ、又はＲＯＭ等である。入力装置３４は、ユーザが入力操作を行うための装置であり、マウス、タッチパネル等といったポインティングデバイスや、キーボード等を含む。出力装置３５は、ＣＰＵ３１の処理結果等を出力するための装置であり、ディスプレイ等を含む。

コンピュータ３は、補助記憶装置３３に格納された評価プログラムをＣＰＵ３１が実行することにより、評価装置１０として機能する。すなわち、ＣＰＵ３１によって評価プログラムが実行されることにより、評価装置１０の各部の機能が実現される。

［寿命特性の評価方法］
図３Ａ及び図３Ｂは、評価装置１０が行う処理を示すフローチャートである。図３Ａ及び図３Ｂを参照して、評価装置１０は、予測試験情報生成部１により、複数の実試験情報の各々に基づき、複数の予測試験情報を生成する（ステップＳ１１～ステップＳ１６）。また、評価装置１０は、境界線取得部２により、少なくとも予測試験情報に基づき、評価対象物が寿命に到達する領域と寿命に到達しない領域とに所定の平面座標系を区分する境界線を取得する（ステップＳ１７）。

予測試験情報生成部１が予測試験情報の生成に使用する各実試験情報は、評価対象物に相当する試料の寿命試験を実際に行って得られた試験情報である。評価対象物に相当する試料とは、評価対象物の寿命を評価するのに適した試料である。当該試料は、評価対象物である機械、構造物、又は部品自体であってもよいし、これらと同じ材料からなる試験片等であってもよい。本実施形態のように、金属材料からなる評価対象物の疲労寿命特性を評価する場合、例えば、評価対象物と同じ金属材料で形成された試験片が試料として寿命試験に供される。本実施形態の例における寿命試験は、各試料に繰返し応力を発生させて破断又は破損させる疲労試験である。以下では、破損も含めて破断と表記する。

各実試験情報は、寿命試験（疲労試験）の期間を示す試験期間情報として、応力繰返し数Ｎ_ｆを含む。また、各実試験情報は、寿命試験において試料に与えられた環境を示す試験環境情報として、応力振幅σ_ａを含む。さらに、各実試験情報は、寿命試験において試料が寿命に到達したか否かを示す実寿命判定情報を含んでいる。本実施形態では、実寿命判定情報として、破断フラグｔを導入する。各実試験情報において、破断フラグｔ＝０の場合、寿命試験で試料が破断しなかったこと（寿命未達）を示し、破断フラグｔ＝１の場合、寿命試験で試料が破断したこと（寿命到達）を示す。

境界線取得部２が取得する境界線は、所定の平面座標系上に描画される。この平面座標系は、評価対象物の使用期間を示す第１軸と、評価対象物の使用環境の厳しさを示す第２軸とを有する。本実施形態の例では、金属材料からなる評価対象物の疲労寿命特性を評価するため、応力繰返し数に関するパラメータを第１軸（ｘ軸）にとり、応力振幅に関するパラメータを第２軸（ｙ軸）にとった平面座標系を使用する。例えば、応力繰返し数の常用対数を第１軸とし、応力振幅又はその常用対数を第２軸とすることができる。この平面座標系を寿命到達領域（破断領域）と寿命未達領域（未破断領域）とに区分する境界線は、材料の疲労特性を表すＳ－Ｎ線である。

以下、予測試験情報生成部１及び境界線取得部２によって行われる処理を具体的に説明する。図３Ａに示すように、疲労寿命特性の評価に際し、予測試験情報生成部１は、まず、複数の実試験情報を取得する（ステップＳ１１）。予測試験情報生成部１は、少なくとも２つ、好ましくは３つ以上の実試験情報を取得する。実試験情報は、評価開始前に評価装置１０にまとめて入力されてもよいし、疲労試験装置から定期的、不定期、又はリアルタイムに入力されていてもよい。

予測試験情報生成部１は、実試験情報変換部１１により、各実試験情報の変換処理を行う。実試験情報変換部１１は、以下の式（１）及び（２）に基づき、実試験情報の各々について、応力繰返し数Ｎ_ｆを上述した平面座標系の第１軸のパラメータ値Ｘに変換し、応力振幅σ_ａを第２軸のパラメータ値Ｙに変換する（ステップＳ１２）。以下、Ｎ個の実試験情報のうち（Ｎ≧２）、ｉ番目の実試験情報における応力繰返し数Ｎ_ｆ及び応力振幅σ_ａをそれぞれ応力繰返し数Ｎ_ｆｉ及び応力振幅σ_ａｉと表記し、これに対応するパラメータ値Ｘ及びＹをそれぞれパラメータ値Ｘ_ｉ及びＹ_ｉと表記する（ｉ＝１～Ｎ）。

次に、予測試験情報生成部１は、仮想試験情報生成部１２により、複数の仮想試験情報を生成する（ステップＳ１３）。仮想試験情報生成部１２は、実試験情報ごとに、複数の仮想試験情報を生成する。本実施形態では、仮想試験情報生成部１２は、全ての実試験情報について仮想試験情報を生成する。ただし、仮想試験情報生成部１２は、一部の実試験情報についてのみ、仮想試験情報を生成してもよい。

仮想試験情報の各々は、第１軸のパラメータ値であるαと、第２軸のパラメータ値であるβとを含む。以下、ｉ番目の実試験情報について生成されたＭ個の仮想試験情報のうち（Ｍ≧２）、ｊ番目の仮想試験情報のパラメータ値α及びβをそれぞれパラメータ値α_ｊｉ及びβ_ｊｉと表記する（ｊ＝１～Ｍ）。

予測試験情報生成部１は、寿命判定情報割当部１３により、生成された仮想試験情報への寿命判定情報の割り当てを行う。図３Ｂに示すように、寿命判定情報割当部１３は、実試験情報の各々について、まず、実寿命判定情報が寿命到達を示すか否かを判定する（ステップＳ１４）。

ｉ番目の実試験情報の実寿命判定情報が寿命到達を示す場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、すなわち破断フラグｔ_ｉ＝１である場合、寿命判定情報割当部１３は、この実試験情報に対応する複数の仮想試験情報のうち、実試験情報におけるパラメータ値Ｘ_ｉ以下のパラメータ値α_ｊｉを有し、且つ実試験情報におけるパラメータ値Ｙ_ｉよりも小さいパラメータ値β_ｊｉを有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てる（ステップＳ１５）。寿命判定情報割当部１３は、実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、この実試験情報に対応する複数の仮想試験情報のうち、実試験情報におけるパラメータ値Ｘ_ｉよりも小さいパラメータ値α_ｊｉを有し、且つ実試験情報におけるパラメータ値Ｙ_ｉ以下のパラメータ値β_ｊｉを有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てる（ステップＳ１５）。つまり、パラメータ値α_ｊｉ，β_ｊｉの組み合わせを有する仮想試験情報が以下の式（３）又は式（４）を満たすとき、当該仮想試験情報に対し、破断フラグｔ_ｊｉ＝０が与えられる。

また、ｉ番目の実試験情報の実寿命判定情報が寿命到達を示す場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、寿命判定情報割当部１３は、この実試験情報に対応する複数の仮想試験情報のうち、実試験情報におけるパラメータ値Ｘ_ｉ以上のパラメータ値α_ｊｉを有し、且つ実試験情報におけるパラメータ値Ｙ_ｉ以上のパラメータ値β_ｊｉを有する仮想試験情報に対し、寿命到達を示す寿命判定情報を割り当てる（ステップＳ１５）。寿命判定情報割当部１３は、実試験情報における第１パラメータ値Ｘ_ｉと同等の第１パラメータ値α_ｊｉを有し、且つ実試験情報における第２パラメータ値Ｙ_ｉと同等の第２パラメータ値β_ｊｉを有する仮想試験情報が存在する場合、当該仮想試験情報にも寿命到達を示す寿命判定情報を割り当てる。つまり、パラメータ値α_ｊｉ，β_ｊｉの組み合わせを有する仮想試験情報が以下の式（５）を満たすとき、当該仮想試験情報に対し、破断フラグｔ_ｊｉ＝１が与えられる。

ｉ番目の実試験情報の実寿命判定情報が寿命到達を示す場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）であって、パラメータ値α_ｊｉ，β_ｊｉの組み合わせを有する仮想試験情報が式（３）～（５）のいずれも満たさない場合、寿命判定情報割当部１３は、当該仮想試験情報には寿命判定情報を割り当てない。

一方、ｉ番目の実試験情報の実寿命判定情報が寿命未達を示す場合（ステップＳ１４でＮＯ）、すなわち破断フラグｔ_ｉ＝０である場合、寿命判定情報割当部１３は、この実試験情報に対応する複数の仮想試験情報のうち、実試験情報におけるパラメータ値Ｘ_ｉ以下のパラメータ値α_ｊｉを有し、且つ実試験情報におけるパラメータ値Ｙ_ｉ以下のパラメータ値β_ｊｉを有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てる（ステップＳ１６）。つまり、パラメータ値α_ｊｉ，β_ｊｉの組み合わせを有する仮想試験情報が以下の式（６）を満たすとき、当該仮想試験情報に対し、破断フラグｔ_ｊｉ＝０が与えられる。

ｉ番目の実試験情報の実寿命判定情報が寿命未達を示す場合（ステップＳ１４でＮＯ）であって、パラメータ値α_ｊｉ，β_ｊｉの組み合わせを有する仮想試験情報が式（６）を満たさない場合、寿命判定情報割当部１３は、当該仮想試験情報には寿命判定情報を割り当てない。

ステップＳ１５及びステップＳ１６で寿命判定情報が割り当てられた仮想試験情報は、予測試験情報となる。全ての実試験情報についてステップＳ１５及びステップＳ１６の処理が終了すると、境界線取得部２により、境界線（Ｓ－Ｎ線）が取得される（ステップＳ１７）。本実施形態において、境界線取得部２は、実試験情報と、ステップＳ１５及びステップＳ１６によって生成された複数の予測試験情報とに基づき、境界線を算出する。ただし、境界線取得部２は、予測試験情報だけを使用して境界線を算出することもできる。境界線取得部２は、全ての予測試験情報を使用して境界線を算出してよいし、一部の予測試験情報を使用して境界線を算出してもよい。

本実施形態の例における境界線は、連続低下型と称されるＳ－Ｎ線である。このＳ－Ｎ線は、応力繰返し数に関するパラメータを第１軸（ｘ軸）にとり、応力振幅に関するパラメータを第２軸（ｙ軸）にとった平面座標系において、寿命到達領域（破断領域）と寿命未達領域（未破断領域）とを分割する右下がりの直線である。境界線取得部２は、公知の機械学習の分類アルゴリズムを用いて、連続低下型Ｓ－Ｎ線を求める。分類アルゴリズムは、特に限定されるものではないが、例えば、ロジスティック回帰、パーセプトロン、サポートベクターマシン、プロビット回帰等である。本実施形態では、ロジスティック回帰によって境界線を求める例について説明する。

例えば、実試験情報のパラメータ値（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ）、及び予測試験情報のパラメータ値（α_ｊｉ，β_ｊｉ）を合わせて試験情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）とするとき、応力繰返し数に関するパラメータを第１軸（ｘ軸）にとり、応力振幅に関するパラメータを第２軸（ｙ軸）にとった平面座標系において、試験情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）を寿命到達（破断フラグｔ＝１）と寿命未達（破断フラグｔ＝０）とに５０％の確率で分類する直線は、以下の式（７）で表される。この直線と試験情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）との差は、以下の式（８）で表すことができる。

ここで、後の計算の便宜上、以下の式（９）によってΔＹ_ｎを定義しておく。

Δｙ_ｎ又はΔＹ_ｎの値が大きいほど、試験情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）が寿命到達（破断フラグｔ＝１）に分類される確率は単調に高くなる。試験情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）が寿命到達に分類される確率ｚは、ロジスティック関数を使用して、以下の式（１０）によって表される。

ここで、試験情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）が寿命未達（破断フラグｔ＝０）に分類される確率が１－ｚであることを利用すると、確率変数をＴとして、分類確率ｐを以下の式（１１）で表すことができる。この分類確率ｐを最大化するパラメータｗの値を求めることで、連続低下型Ｓ－Ｎ線、すなわち境界線の近似式を求めることができる。

以下、分類確率ｐを最大化するパラメータｗの値を求める方法について説明する。

分類確率ｐをパラメータｗの関数とみなした尤度関数は、以下の式（１２）で表される。

上記尤度関数の自然対数をとって符号を逆転させることにより、以下の式（１３）で表される負の対数尤度関数Ｅ（ｗ）が得られる。分類確率ｐの最大化問題は、このＥ（ｗ）の最小化問題に帰着する。

負の対数尤度関数Ｅ（ｗ）を最小とするパラメータｗの解は、例えば、確率的勾配降下法によって求めることができる。確率的勾配降下法を利用する場合、各試験情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）に対して逐次Ｅ_ｎ（ｗ）を求める。Ｅ_ｎ（ｗ）の勾配は以下の式（１４）で表されるため、学習効率をηとすると、パラメータｗをｋ回目からｋ＋１回目に更新する式は、以下の式（１５）の通りとなる。

境界線取得部２は、例えば、全試験情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）に対して式（１５）によるパラメータｗの最適化を行い、パラメータｗの最適化が試験情報（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）を一巡するごとに学習効率ηを減少させる。境界線取得部２は、例えば、パラメータｗの最適化の回数が予め定められた回数に到達した時点や、学習効率ηが予め定められた値を下回った時点で、パラメータｗの最適化処理を停止することができる。境界線取得部２は、最終的なパラメータａ，ｂの値を以下の式（１６）より求め、連続低下型Ｓ－Ｎ線の近似式（７）を得る。なお、パラメータｗ及び学習効率ηの初期値、並びに学習効率ηの減少量（減少率）には、適当な値を設定することができる。

境界線取得部２は、本実施形態における境界線であるＳ－Ｎ線の近似式を出力装置３５に出力（画面表示）することができる。境界線取得部２は、応力繰返し数に関するパラメータを第１軸にとり、応力振幅に関するパラメータを第２軸にとった平面座標系において、取得したＳ－Ｎ線を描画し、出力装置３５に出力することもできる。得られたＳ－Ｎ線は、例えば、機械もしくは構造物、又はそれらを構成する部品である評価対象物の設計段階において、疲労寿命特性の評価に利用される。

図４は、境界線を利用して疲労寿命特性の評価を行う手順を示すフローチャートである。寿命特性の評価は、例えば、評価装置１０として機能するコンピュータ３を用い、境界線の取得に続いて行われる。ただし、評価装置１０とは別のコンピュータを用いて、境界線を用いた寿命特性の評価を行ってもよい。本実施形態では、評価装置１０として機能するコンピュータ３を用い、寿命特性の評価を行う例について説明する。

図４を参照して、ユーザは、入力装置３４を使用し、設計条件を評価装置１０に入力する。設計条件は、少なくとも、使用環境の厳しさを示す情報を含む。本実施形態の例では、使用環境の厳しさを示す情報として、応力振幅σ_ａがユーザによって入力される。評価装置１０は、ユーザによる設計条件の入力を受け付ける（ステップＳ２１）。

評価装置１０は、上記式（２）により、ユーザによって入力された応力振幅σ_ａを第２軸のパラメータ値Ｙに変換する（ステップＳ２２）。

次に、評価装置１０は、図３ＢのステップＳ１７で取得した境界線（Ｓ－Ｎ線）の近似式を使用し、ステップＳ２２で得た第２軸のパラメータ値Ｙに対応する第１軸のパラメータ値Ｘを求める（ステップＳ２３）。

続いて、評価装置１０は、上記式（１）に基づき、ステップＳ２３で得た第１軸のパラメータ値Ｘを、使用環境情報としての応力繰返し数Ｎ_ｆに変換する（ステップＳ２４）。評価装置１０は、例えば、得られた応力繰返し数Ｎ_ｆを出力装置３５に出力（画面表示）する。これにより、ユーザは、入力した応力振幅σ_ａについて、評価対象物が寿命に到達（破断）するまでの応力繰返し数Ｎ_ｆを知ることができる。

［効果］
本実施形態に係る評価装置１０によれば、疲労試験を実際に行って得られた実試験情報の各々に基づき、複数の予測試験情報が生成される。評価装置１０は、実試験情報及び予測試験情報に基づき、使用環境の厳しさと使用期間（寿命）との関係、すなわち、金属材料に発生する応力振幅と、金属材料が破断するまでの応力繰返し数との関係であるＳ－Ｎ線を取得する。このＳ－Ｎ線を用いて、金属材料からなる評価対象物の疲労寿命特性を評価することができる。

本実施形態に係る評価装置１０では、実試験情報に基づき、Ｓ－Ｎ線の取得に用いる予測試験情報が生成される。すなわち、実試験情報を基に、Ｓ－Ｎ線取得用の試験情報を増加させることができる。そのため、Ｓ－Ｎ線の取得に際して準備する実試験情報の数を従来よりも少なくすることができる。よって、実試験情報を得るために疲労試験に費やす時間を減少させることができ、評価対象物の疲労寿命特性をより短期間で評価することができる。

本実施形態において、予測試験情報は、実試験情報から合理的に予測される情報である。この点に関し、図５及び図６を参照して具体的に説明する。

図５に示すように、ある実試験情報の実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、すなわち疲労試験で試料が破断した場合、疲労試験における応力振幅以下の応力振幅であれば、疲労試験において試料が破断した応力繰返し数（破断繰返し数）未満の応力繰返し数では、試料の破断が生じないと予測できる。また、疲労試験における応力振幅未満の応力振幅であれば、疲労試験における破断繰返し数以下の応力繰返し数では、試料の破断が生じないと予測できる。一方、疲労試験で試料が破断した場合において、疲労試験における応力振幅以上の応力振幅であれば、疲労試験における破断繰返し数以上の応力繰返し数では、試料の破断が生じると予測できる。

図６に示すように、ある実試験情報の実寿命判定情報が寿命未達を示す場合、すなわち疲労試験で試料が破断しなかった場合、疲労試験における応力振幅以下の応力振幅であれば、疲労試験における破断繰返し数以下の応力繰返し数では、試料の破断が生じないと予測できる。

このような合理的な予測に基づき、本実施形態に係る評価装置１０は、実試験情報の実寿命判定情報に応じ、予測試験情報の候補として生成された複数の仮想試験情報に寿命判定情報を割り当てる。

評価装置１０は、ある実試験情報の実寿命判定情報が寿命到達を示す場合（破断フラグｔ_ｉ＝１）、当該実試験情報について生成された複数の仮想試験情報のうち、応力繰返し数に対応するパラメータ値α_ｊｉが実試験情報のパラメータ値Ｘ_ｉ以下であり、且つ応力振幅に対応するパラメータ値β_ｊｉが実試験情報のパラメータ値Ｙ_ｉよりも小さい仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報（破断フラグｔ_ｊｉ＝０）を割り当てる。また、評価装置１０は、ある実試験情報の実寿命判定情報が寿命到達を示す場合（破断フラグｔ_ｉ＝１）、当該実試験情報について生成された複数の仮想試験情報のうち、応力繰返し数に対応するパラメータ値α_ｊｉが実試験情報のパラメータ値Ｘ_ｉよりも小さく、且つ応力振幅に対応するパラメータ値β_ｊｉが実試験情報のパラメータ値Ｙ_ｉ以下である仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報（破断フラグｔ_ｊｉ＝０）を割り当てる。さらに、評価装置１０は、ある実試験情報の実寿命判定情報が寿命到達を示す場合（破断フラグｔ_ｉ＝１）、当該実試験情報について生成された複数の仮想試験情報のうち、応力繰返し数に対応するパラメータ値α_ｊｉが実試験情報のパラメータ値Ｘ_ｉ以上であり、且つ応力振幅に対応するパラメータ値β_ｊｉが実試験情報のパラメータ値Ｙ_ｉ以上である仮想試験情報に対し、寿命到達を示す寿命判定情報（破断フラグｔ_ｊｉ＝１）を割り当てる。このとき、評価装置１０は、応力繰返し数に対応するパラメータ値α_ｊｉが実試験情報のパラメータ値Ｘ_ｉと同等であり、且つ応力振幅に対応するパラメータ値β_ｊｉが実試験情報のパラメータ値Ｙ_ｉと同等である仮想試験情報にも、寿命到達を示す寿命判定情報（破断フラグｔ_ｊｉ＝１）を割り当てる。

評価装置１０は、ある実試験情報の実寿命判定情報が寿命未達を示す場合（破断フラグｔ_ｉ＝０）、当該実試験情報について生成された複数の仮想試験情報のうち、応力繰返し数に対応するパラメータ値α_ｊｉが実試験情報のパラメータ値Ｘ_ｉ以下であり、且つ応力振幅に対応するパラメータ値β_ｊｉが実試験情報のパラメータ値Ｙ_ｉ以下である仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報（破断フラグｔ_ｊｉ＝０）を割り当てる。

寿命判定情報が割り当てられた各仮想試験情報は、予測試験情報となる。予測試験情報は、上述した合理的な予測に基づいて実試験情報から生成されたものであるため、試験情報としての信頼性を有する。そのため、実試験情報及び予測試験情報に基づいてＳ－Ｎ線を取得したとき、このＳ－Ｎ線の精度を確保することができる。よって、評価対象物の疲労寿命特性を精度よく評価することができる。

以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

上記実施形態では、実試験情報の実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、寿命未達を示す場合の双方において、仮想試験情報への寿命判定情報の割り当てを実施している（図３ＢのステップＳ１５及びステップＳ１６）。しかしながら、実試験情報の実寿命判定情報が寿命到達を示す場合（図３ＢのステップＳ１４でＹＥＳ）にのみ、仮想試験情報への寿命判定情報の割り当てを実施してもよいし（図３ＢのステップＳ１５）、実試験情報の実寿命判定情報が寿命未達を示す場合（図３ＢのステップＳ１４でＮＯ）にのみ、仮想試験情報への寿命判定情報の割り当てを実施してもよい（図３ＢのステップＳ１６）。

上記実施形態では、金属材料からなる評価対象物の疲労寿命特性を評価する例について説明した。しかしながら、上記実施形態に係る評価装置１０及び評価プログラムは、様々な寿命特性評価に適用することができる。例えば、評価装置１０及び評価プログラムは、金属材料からなる評価対象物のクリープ破断寿命特性を評価するものであってもよいし、非金属材料からなる評価対象物の寿命特性を評価するものであってもよい。上記実施形態に係る評価装置１０及び評価プログラムは、所定の平面座標系において寿命到達領域（破断領域）と寿命未達領域（未破断領域）とを区分する境界線を取得する寿命評価であれば、どのようなものにも応用することができる。本実施形態においては、境界線は、右下がりの直線形状を有しているが、境界線の形状はこれに限定されるものではない。境界線の形状は、実施する寿命評価の内容に応じ、適宜定めることができる。

以下、実施例によって本開示をさらに詳しく説明する。ただし、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。

本開示の効果を確認するため、上記実施形態に係る手法と同様の手法（本実施例に係る手法）により、具体的な数値を用いて境界線（Ｓ－Ｎ線）の計算を実施した。後述する実施例のいずれにおいても、計算方法は同じである。本実施例に係る手法では、Ｓ－Ｎ線を描画する平面座標系において、第１軸（ｘ軸）方向及び第２軸（ｙ軸）方向に１３点ずつの格子点をとり、実試験情報の各々に対して、これらの格子点を仮想試験情報（予測試験情報の候補）とした。実試験情報、及び仮想試験情報となる格子点を図７に模式的に示す。本実施例に係る手法により、実試験情報ごとに、仮想試験情報への寿命判定情報の割り当てを行って予測試験情報を生成した。

各実施例では、上記実施形態と同様、Ｓ－Ｎ線を得るための機械学習の分類アルゴリズムとして、ロジスティック回帰を採用した。確率的勾配降下法において、パラメータｗの初期値をランダムに設定し、学習効率ηを０．１から開始させた。パラメータｗの最適化が試験情報（試験情報及び予測試験情報）を一巡するごとに学習効率ηを０．９倍し，全５０回（５０巡回）の最適化を実施してＳ－Ｎ線を求めた。Ｓ－Ｎ線を求める評価プログラムは、Ｐｙｔｈｏｎで実装した。

［第１実施例］
第１実施例として、本実施例に係る手法により、表１に示す実試験情報からＳ－Ｎ線を求めた。第１従来例として、日本材料学会標準：（ＪＳＭＳ－ＳＤ－６－０４）金属材料疲労信頼性評価標準「Ｓ－Ｎ曲線回帰法」に付属の解析ソフトウェアを使用し、従来手法によって表１に示す実試験情報からＳ－Ｎ線を求めた。

第１従来例によって求められたＳ－Ｎ線の近似式は、以下の通りである。

第１実施例で得たＳ－Ｎ線の近似式は、第１従来例で得たＳ－Ｎ線の近似式（１７）とほぼ同等となった。破断繰返し数Ｎ_ｆが５万回及び２００万回のときの各応力振幅σ_ａについて、第１実施例で得られた近似式から算出した値と、第１従来例で得られた近似式（１７）から算出した値との誤差を図８及び図９に示す。図８及び図９では、本実施例に係る手法を１００回実行したときの誤差の頻度を示している。

図８より、破断繰返し数Ｎ_ｆが５万回のときには、第１実施例との第１従来例との間に最大１ＭＰａ程度の誤差が発生する。しかしながら、図９に示すように、破断繰返し数Ｎ_ｆが２００万回になると、第１実施例との第１従来例との誤差は小さくなる。全体として、第１実施例との第１従来例との誤差は許容可能な程度に小さい。そのため、本実施例に係る手法によれば、十分な実試験情報数（８点）からＳ－Ｎ線を求めた第１従来例と同等の精度でＳ－Ｎ線を求めることができるといえる。

［第２実施例］
第２実施例として、表１に示す実試験情報から任意の２点を選択し、本実施例に係る手法によってＳ－Ｎ線を求めることを１００回実行した。第２従来例として、第１従来例と同じ解析ソフトウェアを使用し、表１に示す実試験情報から選択した２点の組み合わせ各々について、Ｓ－Ｎ線を求めた。第２実施例及び第２従来例のケースごとに、破断繰返し数Ｎ_ｆが５万回及び２００万回のときにＳ－Ｎ線の近似式から求まる各応力振幅σ_ａについて、第１従来例で得た近似式（１７）から求まる応力振幅σ_ａとの誤差を求めた。誤差の頻度の確率分布を図１０及び図１１に示す。

図１１に示すように、破断繰返し数Ｎ_ｆが２００万回の場合，第１従来例で得た近似式（１７）から求まる応力振幅σ_ａに対する誤差は、第２実施例と第２従来例との間であまり違いがない。しかしながら、図１０に示すように、破断繰返し数Ｎ_ｆが５万回の場合には、第２実施例よりも第２従来例の方が、第１従来例で得た近似式（１７）から求まる応力振幅σ_ａに対する誤差が大きくなる傾向が見られる。すなわち、実試験情報の数が少ない場合、本実施例の手法の方が、従来手法よりも精度よくＳ－Ｎ線を求めることができる。

［第３実施例］
第３実施例として、本実施例に係る手法により、表２に示す実試験情報からＳ－Ｎ線を求めた。第３従来例として、第１従来例と同じ解析ソフトウェアを使用し、表２に示す実試験情報からＳ－Ｎ線を求めた。表２に示す実試験情報には、実寿命判定情報が寿命未達（未破断）を示すものも含まれている。

第３実施例で得たＳ－Ｎ線及び第３従来例で得たＳ－Ｎ線を図１２に示す。従来手法では番号９～１１の実試験情報を寿命到達（破断）とみなして整理するのに対し、本実施例に係る手法では、番号９～１１の実試験情報を寿命未達（未破断）のまま取り扱うため、第３従来例のＳ－Ｎ線は、第３実施例のＳ－Ｎ線と比較して、疲労寿命特性を低めに評価したものとなっている。例えば、表２に示す実試験情報に関しては、番号８～１１の実試験情報を考慮して、応力振幅σ_ａが３６０ＭＰａ～３７４ＭＰａの間に、応力繰返し数Ｎ_ｆが２００万回のときの疲労強度があると推定するのが通常である。しかしながら、図１２より、第３従来例のＳ－Ｎ線では、応力繰返し数Ｎ_ｆが２００万回付近の疲労強度が低く評価されている。よって、寿命未達（未破断）の実寿命判定情報を有する実試験情報がある場合、本実施例の手法の方が、従来手法よりも精度よくＳ－Ｎ線を求めることができるといえる。

［第４実施例］
第４実施例として、本実施例に係る手法により、表３に示す実試験情報からＳ－Ｎ線を求めた。第４従来例として、第１従来例と同じ解析ソフトウェアを使用し、表３に示す実試験情報からＳ－Ｎ線を求めた。表３に示す実試験情報には、試験途中である状況（意図しない試験の停止も含む）を想定し、実寿命判定情報が寿命未達（未破断）を示すものも含まれている。

第４実施例で得たＳ－Ｎ線及び第４従来例で得たＳ－Ｎ線を図１３に示す。従来手法では番号５，６の実試験情報を寿命到達（破断）とみなして整理するのに対し、本実施例に係る手法では、番号５，６の実試験情報を寿命未達（未破断）のまま取り扱うため、第４従来例のＳ－Ｎ線は、第４実施例のＳ－Ｎ線と比較して、疲労寿命特性を低めに評価したものとなっている。よって、試験途中の実試験情報がある場合も、本実施例の手法の方が、従来手法よりも精度よくＳ－Ｎ線を求められることがわかる。

１０：評価装置
１：予測試験情報生成部
１１：実試験情報変換部
１２：仮想試験情報生成部
１３：寿命判定情報割当部
２：境界線取得部

Claims (6)

1. 評価対象物の寿命特性を評価するための評価装置であって、
   前記評価対象物に相当する試料の寿命試験を実際に行って得られた複数の実試験情報の各々に基づき、複数の予測試験情報を生成する予測試験情報生成部と、
   前記複数の予測試験情報に基づき、前記評価対象物の使用期間を示す第１軸と、前記評価対象物の使用環境の厳しさを示す第２軸とを有する平面座標系を、前記評価対象物が寿命に到達する領域と、前記評価対象物が寿命に到達しない領域とに区分する境界線を取得する境界線取得部と、
   を備え、
   前記実試験情報の各々は、前記寿命試験の期間を示す試験期間情報と、前記寿命試験において前記試料に与えられた環境を示す試験環境情報と、前記寿命試験において前記試料が寿命に到達したか否かを示す実寿命判定情報と、を含み、
   前記予測試験情報生成部は、
   前記実試験情報ごとに、前記試験期間情報を前記第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値に変換するとともに、前記試験環境情報を前記第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値に変換する実試験情報変換部と、
   前記実試験情報ごとに、前記第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値と、前記第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値と、を各々含む複数の仮想試験情報を生成する仮想試験情報生成部と、
   前記実試験情報の各々について、前記実寿命判定情報が寿命到達を示すか否かを判定し、前記実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、前記複数の仮想試験情報のうち、前記実試験情報における第１パラメータ値以下の第１パラメータ値を有し、且つ前記実試験情報における第２パラメータ値よりも小さい第２パラメータ値を有するか、あるいは、前記実試験情報における第１パラメータ値よりも小さい第１パラメータ値を有し、且つ前記実試験情報における第２パラメータ値以下の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てるとともに、前記実試験情報における第１パラメータ値以上の第１パラメータ値を有し、且つ前記実試験情報における第２パラメータ値以上の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命到達を示す寿命判定情報を割り当てることにより、前記複数の仮想試験情報から前記複数の予測試験情報を生成する寿命判定情報割当部と、
   を含む、評価装置。
2. 評価対象物の寿命特性を評価するための評価装置であって、
   前記評価対象物に相当する試料の寿命試験を実際に行って得られた複数の実試験情報の各々に基づき、複数の予測試験情報を生成する予測試験情報生成部と、
   前記複数の予測試験情報に基づき、前記評価対象物の使用期間を示す第１軸と、前記評価対象物の使用環境の厳しさを示す第２軸とを有する平面座標系を、前記評価対象物が寿命に到達する領域と、前記評価対象物が寿命に到達しない領域とに区分する境界線を取得する境界線取得部と、
   を備え、
   前記実試験情報の各々は、前記寿命試験の期間を示す試験期間情報と、前記寿命試験において前記試料に与えられた環境を示す試験環境情報と、前記寿命試験において前記試料が寿命に到達したか否かを示す実寿命判定情報と、を含み、
   前記予測試験情報生成部は、
   前記実試験情報ごとに、前記試験期間情報を前記第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値に変換するとともに、前記試験環境情報を前記第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値に変換する実試験情報変換部と、
   前記実試験情報ごとに、前記第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値と、前記第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値と、を各々含む複数の仮想試験情報を生成する仮想試験情報生成部と、
   前記実試験情報の各々について、前記実寿命判定情報が寿命到達を示すか否かを判定し、前記実寿命判定情報が寿命未達を示す場合、前記複数の仮想試験情報のうち、前記実試験情報における第１パラメータ値以下の第１パラメータ値を有し、且つ前記実試験情報における第２パラメータ値以下の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てることにより、前記複数の仮想試験情報から前記複数の予測試験情報を生成する寿命判定情報割当部と、
   を含む、評価装置。
3. 評価対象物の寿命特性を評価するための評価装置であって、
   前記評価対象物に相当する試料の寿命試験を実際に行って得られた複数の実試験情報の各々に基づき、複数の予測試験情報を生成する予測試験情報生成部と、
   前記複数の予測試験情報に基づき、前記評価対象物の使用期間を示す第１軸と、前記評価対象物の使用環境の厳しさを示す第２軸とを有する平面座標系を、前記評価対象物が寿命に到達する領域と、前記評価対象物が寿命に到達しない領域とに区分する境界線を取得する境界線取得部と、
   を備え、
   前記実試験情報の各々は、前記寿命試験の期間を示す試験期間情報と、前記寿命試験において前記試料に与えられた環境を示す試験環境情報と、前記寿命試験において前記試料が寿命に到達したか否かを示す実寿命判定情報と、を含み、
   前記予測試験情報生成部は、
   前記実試験情報ごとに、前記試験期間情報を前記第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値に変換するとともに、前記試験環境情報を前記第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値に変換する実試験情報変換部と、
   前記実試験情報ごとに、前記第１軸のパラメータ値である第１パラメータ値と、前記第２軸のパラメータ値である第２パラメータ値と、を各々含む複数の仮想試験情報を生成する仮想試験情報生成部と、
   前記実試験情報の各々について、前記実寿命判定情報が寿命到達を示すか否かを判定し、前記実寿命判定情報が寿命到達を示す場合、前記複数の仮想試験情報のうち、前記実試験情報における第１パラメータ値以下の第１パラメータ値を有し、且つ前記実試験情報における第２パラメータ値よりも小さい第２パラメータ値を有するか、あるいは、前記実試験情報における第１パラメータ値よりも小さい第１パラメータ値を有し、且つ前記実試験情報における第２パラメータ値以下の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てるとともに、前記実試験情報における第１パラメータ値以上の第１パラメータ値を有し、且つ前記実試験情報における第２パラメータ値以上の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命到達を示す寿命判定情報を割り当て、前記実寿命判定情報が寿命未達を示す場合、前記複数の仮想試験情報のうち、前記実試験情報における第１パラメータ値以下の第１パラメータ値を有し、且つ前記実試験情報における第２パラメータ値以下の第２パラメータ値を有する仮想試験情報に対し、寿命未達を示す寿命判定情報を割り当てることにより、前記複数の仮想試験情報から前記複数の予測試験情報を生成する寿命判定情報割当部と、
   を含む、評価装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の評価装置であって、
   前記境界線取得部は、前記実試験情報及び前記予測試験情報に基づき、前記境界線を取得する、評価装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の評価装置であって、
   前記評価対象物は、金属材料からなる、評価装置。
6. 評価対象物の寿命特性を評価するための評価プログラムであって、
   コンピュータを、請求項１から５のいずれか１項に記載の評価装置として機能させる、評価プログラム。

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