JPH08334445A - き裂部のｗｐｓ効果モニタ方法 - Google Patents
き裂部のｗｐｓ効果モニタ方法Info
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- JPH08334445A JPH08334445A JP14214495A JP14214495A JPH08334445A JP H08334445 A JPH08334445 A JP H08334445A JP 14214495 A JP14214495 A JP 14214495A JP 14214495 A JP14214495 A JP 14214495A JP H08334445 A JPH08334445 A JP H08334445A
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- load
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Abstract
(57)【要約】
【目的】対象物におけるき裂不安定破壊に対する荷重負
荷マージンを定量的に評価する。 【構成】データ入力部１２は、評価対象物１の温度を温
度センサ１１により検出する共に荷重を計測する。ＦＥ
Ｍ解析部１３は、評価対象物１の評価対象部１０、丸棒
試験片１４を有限要素モデル化してＦＥＭ解析を実施
し、き裂部２の近傍の応力履歴データ１５、及び破断時
応力データ１６を数値解析により計算する。ワイプル応
力解析部１７は、き裂部２近傍の応力状態からワイプル
応力σw を求めると共に、丸棒試験片１４から各温度条
件に対するワイプル応力σw の破損確率の分布を求め
る。そして、上記評価対象部１０のワイプル応力と材料
実験により求めたワイプル応力−破損確率の関係を解析
して破壊確率の時間変化を計測し、予め設定した破壊確
率までの荷重余裕度を監視する。
荷マージンを定量的に評価する。 【構成】データ入力部１２は、評価対象物１の温度を温
度センサ１１により検出する共に荷重を計測する。ＦＥ
Ｍ解析部１３は、評価対象物１の評価対象部１０、丸棒
試験片１４を有限要素モデル化してＦＥＭ解析を実施
し、き裂部２の近傍の応力履歴データ１５、及び破断時
応力データ１６を数値解析により計算する。ワイプル応
力解析部１７は、き裂部２近傍の応力状態からワイプル
応力σw を求めると共に、丸棒試験片１４から各温度条
件に対するワイプル応力σw の破損確率の分布を求め
る。そして、上記評価対象部１０のワイプル応力と材料
実験により求めたワイプル応力−破損確率の関係を解析
して破壊確率の時間変化を計測し、予め設定した破壊確
率までの荷重余裕度を監視する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉圧力容器、配管
等におけるき裂安定性を評価するき裂部のＷＰＳ効果モ
ニタ方法に関する。
等におけるき裂安定性を評価するき裂部のＷＰＳ効果モ
ニタ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、脆性材料もしくは小規模降伏状態
が成立するき裂の不安定性評価には、線形破壊力学が適
用されている。図８は、従来のき裂部の不安定性評価手
法を示したものである。
が成立するき裂の不安定性評価には、線形破壊力学が適
用されている。図８は、従来のき裂部の不安定性評価手
法を示したものである。
【０００３】同図に示すように評価対象物１におけるき
裂部２の形状、すなわち、き裂深さａ及び長さ２ｃと、
評価対象物１の負荷応力σから、以下の（１）式によっ
て応力拡大係数ＫI を求める（ステップＡ１）。
裂部２の形状、すなわち、き裂深さａ及び長さ２ｃと、
評価対象物１の負荷応力σから、以下の（１）式によっ
て応力拡大係数ＫI を求める（ステップＡ１）。
【０００４】 ＫI ＝ｆ（ａ，ｃ，…）・σ√（πａ） …（１） 次に、上記（１）式により求められる応力拡大係数ＫI
と、材料試験の結果求められる破壊靱性値（材料定数）
ＫICとの比較を行なう（ステップＡ２）。
と、材料試験の結果求められる破壊靱性値（材料定数）
ＫICとの比較を行なう（ステップＡ２）。
【０００５】上記材料試験とは、図９に示す試験片（Ｃ
Ｔ試験片）３を荷重負荷により破壊させる破壊靱性試験
を示している。この試験方法は、き裂のある構造物の健
全性を評価するための破壊靱性値（材料定数）ＫICを得
るため実施されたもので、日本、米国等で規格化されて
いる。上記試験片３は、図９に示すように端部両側にピ
ン穴４ａ，４ｂを設けると共に、そのピン穴４ａ，４ｂ
間の中央部に凹み５を形成しており、ピン穴４ａ，４ｂ
より反対方向に荷重を負荷して破壊することにより、破
壊靱性値ＫICが求められる。上記ステップＡにおける比
較の結果、応力拡大係数ＫI が破壊靱性値ＫIC以上の値
の時（ＫI ≧ＫIC）、き裂の不安定破壊が発生すると判
定する。
Ｔ試験片）３を荷重負荷により破壊させる破壊靱性試験
を示している。この試験方法は、き裂のある構造物の健
全性を評価するための破壊靱性値（材料定数）ＫICを得
るため実施されたもので、日本、米国等で規格化されて
いる。上記試験片３は、図９に示すように端部両側にピ
ン穴４ａ，４ｂを設けると共に、そのピン穴４ａ，４ｂ
間の中央部に凹み５を形成しており、ピン穴４ａ，４ｂ
より反対方向に荷重を負荷して破壊することにより、破
壊靱性値ＫICが求められる。上記ステップＡにおける比
較の結果、応力拡大係数ＫI が破壊靱性値ＫIC以上の値
の時（ＫI ≧ＫIC）、き裂の不安定破壊が発生すると判
定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】破壊靱性値ＫICと温度
との関係は、定性的に図１０の曲線のように示される。
破壊靱性値ＫICは、温度Ｔに大きく依存し、そのばらつ
きの幅も大きい。上記したき裂の不安定性評価におい
て、図１０に示した破壊靱性値ＫICと温度との関係から
分かるように、評価対象部位に高温状態で負荷重が加わ
り（ＷＰＳ効果：Warm Pre-Stress と呼ばれる）、応力
拡大係数ＫI が破壊靱性値ＫICを超えない状態で荷重上
昇が停止し、引き続き上記対象部位の冷却が生じて応力
拡大係数ＫI が破壊靱性値ＫIC以上の大きさになった状
態においては、き裂は不安定と判定される。上記ＷＰＳ
効果は、高温状態で一度高い応力場σ0 を与えておく
と、その後に冷却して材料の破壊靱性値ＫICが構造物の
Ｋ値より下回ることになっても（Ｋ≧ＫICは線形破壊力
学における構造物破壊条件）、構造物は破壊せず、応力
場σ0 より更に高い応力を付加しなければ破壊しない現
象を云う。
との関係は、定性的に図１０の曲線のように示される。
破壊靱性値ＫICは、温度Ｔに大きく依存し、そのばらつ
きの幅も大きい。上記したき裂の不安定性評価におい
て、図１０に示した破壊靱性値ＫICと温度との関係から
分かるように、評価対象部位に高温状態で負荷重が加わ
り（ＷＰＳ効果：Warm Pre-Stress と呼ばれる）、応力
拡大係数ＫI が破壊靱性値ＫICを超えない状態で荷重上
昇が停止し、引き続き上記対象部位の冷却が生じて応力
拡大係数ＫI が破壊靱性値ＫIC以上の大きさになった状
態においては、き裂は不安定と判定される。上記ＷＰＳ
効果は、高温状態で一度高い応力場σ0 を与えておく
と、その後に冷却して材料の破壊靱性値ＫICが構造物の
Ｋ値より下回ることになっても（Ｋ≧ＫICは線形破壊力
学における構造物破壊条件）、構造物は破壊せず、応力
場σ0 より更に高い応力を付加しなければ破壊しない現
象を云う。
【０００７】実際の破壊現象は、き裂先端の降伏域の大
きさと密接に関連している。即ち、高温域においては、
材料が降伏しやすく、同じ荷重条件でも、き裂先端の降
伏域は、低温の場合に比べて大きくなる。また、その
後、温度を低下させても上記降伏域は増大しないので、
温度低下によって破壊靱性が低下しても、上記荷重レベ
ル以下では上記対象部位に破壊は生じない。この対象部
位に破壊を起こすためには、更に荷重レベルを増大させ
る必要がある。
きさと密接に関連している。即ち、高温域においては、
材料が降伏しやすく、同じ荷重条件でも、き裂先端の降
伏域は、低温の場合に比べて大きくなる。また、その
後、温度を低下させても上記降伏域は増大しないので、
温度低下によって破壊靱性が低下しても、上記荷重レベ
ル以下では上記対象部位に破壊は生じない。この対象部
位に破壊を起こすためには、更に荷重レベルを増大させ
る必要がある。
【０００８】すなわち、高温と低温の場合のき裂近傍の
応力分布を比較すると、図１１（ａ）に示すように評価
対象物１のき裂部２の近傍に負荷を与えた場合、 高温Ｔ2 （平面応力条件）＞低温Ｔ1 降伏応力σy （高温）＜σy （低温） となる。また、図１１（ｂ），（ｃ）に示すように降伏
域が小さい場合の面積をｗ1 、降伏域が大きい場合の面
積をｗ2 とすると、降温しても一度降伏してしまった領
域ｗは減少せず、温度をＴ1 からＴ2 に下げても、「ｗ
2 ＞ｗ1 」のままである。
応力分布を比較すると、図１１（ａ）に示すように評価
対象物１のき裂部２の近傍に負荷を与えた場合、 高温Ｔ2 （平面応力条件）＞低温Ｔ1 降伏応力σy （高温）＜σy （低温） となる。また、図１１（ｂ），（ｃ）に示すように降伏
域が小さい場合の面積をｗ1 、降伏域が大きい場合の面
積をｗ2 とすると、降温しても一度降伏してしまった領
域ｗは減少せず、温度をＴ1 からＴ2 に下げても、「ｗ
2 ＞ｗ1 」のままである。
【０００９】一方、脆性破壊とは、降伏域に発生した一
定長さ以上の微小クラックによる不安定破壊と考えられ
ているため、ある荷重レベルＰ1 の状態、降伏域ｗ2 の
状態で安定であるならば、更にＰ＞Ｐ1 として新たな降
伏域を生じさせ、不安定破壊が生ずるようなき裂長の微
小クラックを発生させなくてはならない。
定長さ以上の微小クラックによる不安定破壊と考えられ
ているため、ある荷重レベルＰ1 の状態、降伏域ｗ2 の
状態で安定であるならば、更にＰ＞Ｐ1 として新たな降
伏域を生じさせ、不安定破壊が生ずるようなき裂長の微
小クラックを発生させなくてはならない。
【００１０】また、破壊靱性値ＫICは、遷移領域では、 ＫIC（高温）＞ＫIC（低温） の傾向があるが、これは単調増加荷重、一定温度条件下
で得られるものであるため、上記のような破壊条件に単
純には適用できない。
で得られるものであるため、上記のような破壊条件に単
純には適用できない。
【００１１】上記のように対象部位に破壊を起こすため
には、更に荷重レベルを増大させる必要があり、ある程
度の荷重裕度が生じることになるが、従来の不安定性評
価では、ただ単に、応力拡大係数ＫI と破壊靱性値ＫIC
との大小関係を比較していただけであるので、荷重裕度
を評価、モニタするシステムを構成できず、モニタ対象
部位、つまり評価点近傍の荷重変動を把握することがで
きないという問題があった。
には、更に荷重レベルを増大させる必要があり、ある程
度の荷重裕度が生じることになるが、従来の不安定性評
価では、ただ単に、応力拡大係数ＫI と破壊靱性値ＫIC
との大小関係を比較していただけであるので、荷重裕度
を評価、モニタするシステムを構成できず、モニタ対象
部位、つまり評価点近傍の荷重変動を把握することがで
きないという問題があった。
【００１２】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、対象物の評価対象部位における荷重変動、即ち、荷
重負荷マージンを定量的に評価し、上記対象物の補修の
必要性の有無を判定するき裂部のＷＰＳ効果モニタ方法
を提供することを目的とする。
で、対象物の評価対象部位における荷重変動、即ち、荷
重負荷マージンを定量的に評価し、上記対象物の補修の
必要性の有無を判定するき裂部のＷＰＳ効果モニタ方法
を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係るき裂部のＷ
ＰＳ効果モニタ方法は、評価対象物に対する荷重、温度
を計測し、その計測荷重・温度データを有限要素法によ
り解析してワイプル応力を求めると共に、試験編による
材料実験から各温度条件に対するワイプル応力の破損確
率の分布を求め、上記評価対象部のワイプル応力と材料
実験により求めたワイプル応力−破損確率の関係を解析
して破壊確率の時間変化を計測し、予め設定した破壊確
率までの荷重余裕度を監視することを特徴とする。
ＰＳ効果モニタ方法は、評価対象物に対する荷重、温度
を計測し、その計測荷重・温度データを有限要素法によ
り解析してワイプル応力を求めると共に、試験編による
材料実験から各温度条件に対するワイプル応力の破損確
率の分布を求め、上記評価対象部のワイプル応力と材料
実験により求めたワイプル応力−破損確率の関係を解析
して破壊確率の時間変化を計測し、予め設定した破壊確
率までの荷重余裕度を監視することを特徴とする。
【００１４】
【作用】評価点近傍の荷重、温度を計測し、荷重履歴を
解析して荷重変動を把握する。この荷重変動、温度変動
を有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method ）によ
り数値シミュレーションし、時々刻々のき裂近傍の応力
状態を計算する。この応力状態からワイプル応力を求め
る。
解析して荷重変動を把握する。この荷重変動、温度変動
を有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method ）によ
り数値シミュレーションし、時々刻々のき裂近傍の応力
状態を計算する。この応力状態からワイプル応力を求め
る。
【００１５】一方、試験片例えば切欠付丸棒試験片から
各温度条件に対応するワイプル応力の破損確率の分布を
求める。ワイプル応力は、累積塑性域に対する主応力成
分の積算に関係するため、温度上昇、下降、荷重負荷除
荷に伴う累積塑性域の広がりと、評価対象部の応力分布
の変化を密接に関連付けて評価する。材料試験によるワ
イプル応力の確率分布と数値解析的に求められたワイプ
ル応力とを比較することにより、ＷＰＳ効果による破壊
確率の変化を定量的に評価する。
各温度条件に対応するワイプル応力の破損確率の分布を
求める。ワイプル応力は、累積塑性域に対する主応力成
分の積算に関係するため、温度上昇、下降、荷重負荷除
荷に伴う累積塑性域の広がりと、評価対象部の応力分布
の変化を密接に関連付けて評価する。材料試験によるワ
イプル応力の確率分布と数値解析的に求められたワイプ
ル応力とを比較することにより、ＷＰＳ効果による破壊
確率の変化を定量的に評価する。
【００１６】上記のようにワイプル応力を導入すること
により、累積塑性域の増加と、き裂不安定破壊に寄与す
るき裂近傍部の主応力成分との関連を定量的に評価する
ことができる。例えば図１０の例では状態１から状態２
ではワイプル応力は増加するが、状態２から状態３へは
ワイプル応力は変化せず、状態３から状態４への移行で
増加する。
により、累積塑性域の増加と、き裂不安定破壊に寄与す
るき裂近傍部の主応力成分との関連を定量的に評価する
ことができる。例えば図１０の例では状態１から状態２
ではワイプル応力は増加するが、状態２から状態３へは
ワイプル応力は変化せず、状態３から状態４への移行で
増加する。
【００１７】一方、破壊時のワイプル応力の確率分布
は、温度にほとんど影響せず、状態２で破壊が生じなけ
れば状態３で新たな破壊は生じないことになる。この手
法を用いることにより、ＷＰＳ効果による再負荷荷重時
のマージンを定量的に評価できる。
は、温度にほとんど影響せず、状態２で破壊が生じなけ
れば状態３で新たな破壊は生じないことになる。この手
法を用いることにより、ＷＰＳ効果による再負荷荷重時
のマージンを定量的に評価できる。
【００１８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は、本発明の一実施例に係るき裂部のＷＰ
Ｓ効果モニタ方法を示す図である。
明する。図１は、本発明の一実施例に係るき裂部のＷＰ
Ｓ効果モニタ方法を示す図である。
【００１９】同図において、１は評価対象物で、その評
価対象部１０に複数の温度センサ１１を取り付け、その
検出データをデータ入力部１２に入力する。また、この
データ入力部１２には、評価対象物１の荷重も入力す
る。データ入力部１２は、評価対象物１に対する荷重及
び温度履歴データを取得し、ＦＥＭ（Finite Element M
ethod ：有限要素法）解析部１３に入力する。一方、複
数例えば１０個以上の切欠き付丸棒試験片１４に対して
引張試験を行ない、試験片破断時の荷重、変位データを
取得してＦＥＭ解析部１３に入力する。
価対象部１０に複数の温度センサ１１を取り付け、その
検出データをデータ入力部１２に入力する。また、この
データ入力部１２には、評価対象物１の荷重も入力す
る。データ入力部１２は、評価対象物１に対する荷重及
び温度履歴データを取得し、ＦＥＭ（Finite Element M
ethod ：有限要素法）解析部１３に入力する。一方、複
数例えば１０個以上の切欠き付丸棒試験片１４に対して
引張試験を行ない、試験片破断時の荷重、変位データを
取得してＦＥＭ解析部１３に入力する。
【００２０】丸棒試験片１４には図２に示すように中央
に切欠１４ａが設けられており、この丸棒試験片１４を
試験機により引張ったときの反力として試験機の荷重計
により荷重Ｐが計測される。丸棒試験片１４上の特定点
間の変位δ1 、ノッチ底変位δ2 は、治具、変位計等を
用いて計測する。
に切欠１４ａが設けられており、この丸棒試験片１４を
試験機により引張ったときの反力として試験機の荷重計
により荷重Ｐが計測される。丸棒試験片１４上の特定点
間の変位δ1 、ノッチ底変位δ2 は、治具、変位計等を
用いて計測する。
【００２１】ＦＥＭ解析部１３は、評価対象物１の評価
対象部１０、丸棒試験片１４を有限要素モデル化してＦ
ＥＭ解析を実施し、き裂部２の近傍の応力履歴データ１
５、及び破断時応力データ１６を数値解析により計算す
る。この場合、ＦＥＭ解析部１３は、丸棒試験片１４の
ノッチ底における応力分布を詳細に把握するため、図３
に示すようなＦＥＭ（有限要素法）といわれる構造解析
用のコードのモデル（対称性から軸対称体、上下１／２
のモデル）を作成し、数値解析的に応力分布を求める。
上記応力履歴データ１５は、時間の経過に沿って評価対
象物１に加えられる荷重の変化を表したデータであり、
破断時応力データ１６は、図３のモデルを用いて求めた
応力データであり、丸棒試験片１４の破断時の荷重値を
入力条件として使用している。
対象部１０、丸棒試験片１４を有限要素モデル化してＦ
ＥＭ解析を実施し、き裂部２の近傍の応力履歴データ１
５、及び破断時応力データ１６を数値解析により計算す
る。この場合、ＦＥＭ解析部１３は、丸棒試験片１４の
ノッチ底における応力分布を詳細に把握するため、図３
に示すようなＦＥＭ（有限要素法）といわれる構造解析
用のコードのモデル（対称性から軸対称体、上下１／２
のモデル）を作成し、数値解析的に応力分布を求める。
上記応力履歴データ１５は、時間の経過に沿って評価対
象物１に加えられる荷重の変化を表したデータであり、
破断時応力データ１６は、図３のモデルを用いて求めた
応力データであり、丸棒試験片１４の破断時の荷重値を
入力条件として使用している。
【００２２】上記ＦＥＭ解析部１３により求めた応力履
歴データ１５及び破断時応力データ１６は、ワイプル応
力（σw ）解析部１７に入力される。このワイプル応力
解析部１７は、応力履歴データ１５及び破断時応力デー
タ１６に基づいて評価対象部１０のワイプル応力履歴１
８及び丸棒試験片１４のワイプル応力σw のワイプル分
布１９を求める。ワイプル応力σw は、以下に示す
（２）式により定義される。
歴データ１５及び破断時応力データ１６は、ワイプル応
力（σw ）解析部１７に入力される。このワイプル応力
解析部１７は、応力履歴データ１５及び破断時応力デー
タ１６に基づいて評価対象部１０のワイプル応力履歴１
８及び丸棒試験片１４のワイプル応力σw のワイプル分
布１９を求める。ワイプル応力σw は、以下に示す
（２）式により定義される。
【００２３】
【数１】
【００２４】上式において、σ1 は降伏域内の主応力の
最大成分、Ｖpeは塑性域で降伏領域の体積を意味する。
Ｖu は規格化体積で通常１ｍｍ3 とされる。また、ｍは
材料固有の定数（ワイプルパラメータ）である。
最大成分、Ｖpeは塑性域で降伏領域の体積を意味する。
Ｖu は規格化体積で通常１ｍｍ3 とされる。また、ｍは
材料固有の定数（ワイプルパラメータ）である。
【００２５】上記（２）式は、破壊は、降伏域内の主応
力が支配するということを意味している。（２）式に
は、巨視的き裂長さは含まれず、応力状態σ1 と塑性域
Ｖpeでき裂長さが表されている。
力が支配するということを意味している。（２）式に
は、巨視的き裂長さは含まれず、応力状態σ1 と塑性域
Ｖpeでき裂長さが表されている。
【００２６】ワイプル応力解析部１７では、評価対象物
１のき裂部２近傍の応力状態からワイプル応力σw を求
めると共に、丸棒試験片１４から各温度条件に対するワ
イプル応力σw の破損確率の分布を求める。この場合、
丸棒試験片１４の破壊挙動は、温度変化に対応して変化
すると考えられるので、代表温度点５〜６点に対し、デ
ータをサンプリングして、そのばらつき状況を把握して
おく必要がある。図４は、ワイプル統計処理の結果得ら
れるワイプル応力σw の分布を示したもので、破壊靱性
値ＫICに比較して温度依存性は非常に小さい。
１のき裂部２近傍の応力状態からワイプル応力σw を求
めると共に、丸棒試験片１４から各温度条件に対するワ
イプル応力σw の破損確率の分布を求める。この場合、
丸棒試験片１４の破壊挙動は、温度変化に対応して変化
すると考えられるので、代表温度点５〜６点に対し、デ
ータをサンプリングして、そのばらつき状況を把握して
おく必要がある。図４は、ワイプル統計処理の結果得ら
れるワイプル応力σw の分布を示したもので、破壊靱性
値ＫICに比較して温度依存性は非常に小さい。
【００２７】上記（２）式で求められる丸棒試験片１４
のワイプル応力σw は、図４に示すようにワイプル確率
紙にプロットすると、ほぼ直線となることが知られてお
り、この分布より丸棒試験片１４の破壊確率Ｐf は、 Ｐf ＝１−ｅｘｐ（−（σw ／σn ）m ） …（３） で表される。上式において、σn の値は、材料固有の値
（応力）である。
のワイプル応力σw は、図４に示すようにワイプル確率
紙にプロットすると、ほぼ直線となることが知られてお
り、この分布より丸棒試験片１４の破壊確率Ｐf は、 Ｐf ＝１−ｅｘｐ（−（σw ／σn ）m ） …（３） で表される。上式において、σn の値は、材料固有の値
（応力）である。
【００２８】上記（２）式で計算されるワイプル応力σ
w は、高応力集中による塑性域Ｖpeに対し、主応力σ1
のｍ乗の体積積分を実施して求められる。このためき裂
近傍、応力集中部の主応力σ1 の時間変化、塑性域Ｖpe
の広がりの変化を直接的にワイプル応力σw に反映させ
ることができる。図５は、ノッチ底、き裂先端の塑性域
Ｖpeにおける主応力σ1 の時間変化を示したものであ
る。上記（２）式のｍは丸棒試験片１４の破壊試験から
求められるが、材料固有な値であるので、同じ材料であ
れば構造物に対しても同じ数値が使用できる。
w は、高応力集中による塑性域Ｖpeに対し、主応力σ1
のｍ乗の体積積分を実施して求められる。このためき裂
近傍、応力集中部の主応力σ1 の時間変化、塑性域Ｖpe
の広がりの変化を直接的にワイプル応力σw に反映させ
ることができる。図５は、ノッチ底、き裂先端の塑性域
Ｖpeにおける主応力σ1 の時間変化を示したものであ
る。上記（２）式のｍは丸棒試験片１４の破壊試験から
求められるが、材料固有な値であるので、同じ材料であ
れば構造物に対しても同じ数値が使用できる。
【００２９】ワイプル応力解析部１７におけるワイプル
応力解析は、ＦＥＭ解析部１３の解析結果に対して以下
の手順で行なわれる。 (1) モデルの各要素、つまり、図３における１個１個の
四角の中での応力成分を記録してデータセットする。こ
れを以下ポストテープと呼ぶ。
応力解析は、ＦＥＭ解析部１３の解析結果に対して以下
の手順で行なわれる。 (1) モデルの各要素、つまり、図３における１個１個の
四角の中での応力成分を記録してデータセットする。こ
れを以下ポストテープと呼ぶ。
【００３０】(2) ポストテープから各応力成分（主応力
成分を含む）を読み取る。 (3) ワイプルパラメータｍ0 （（２）式参照）の初期値
を仮定し、（２）式に従ってワイプル応力σw を計算
し、ワイプル応力σw と荷重の関係の特性を得る。
成分を含む）を読み取る。 (3) ワイプルパラメータｍ0 （（２）式参照）の初期値
を仮定し、（２）式に従ってワイプル応力σw を計算
し、ワイプル応力σw と荷重の関係の特性を得る。
【００３１】(4) 各丸棒試験片１４の破壊データより、
破断荷重の低い方から試験片No．を並べ、これに対し、
破壊確率と試験片No．とを結び付ける。この状態を以下
の表に示す。
破断荷重の低い方から試験片No．を並べ、これに対し、
破壊確率と試験片No．とを結び付ける。この状態を以下
の表に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】(5) 上記(3) と(4) の関係から破壊確率Ｐ
f ワイプル応力σw との関係が得られるので、これを図
６（ａ），（ｂ）に示すようにワイプル確率紙にプロッ
トする。
f ワイプル応力σw との関係が得られるので、これを図
６（ａ），（ｂ）に示すようにワイプル確率紙にプロッ
トする。
【００３４】(6) 図６（ａ），（ｂ）の結果から同図
（ｃ）に示すように最小二乗法でプロットした点に対す
る直線を求め、この傾きｍと(3) で仮定したカーブの傾
きｍ0とが一致するまで傾きｍを変化させて収束計算を
実施する。上記（３）式内のもう１つのパラメータσu
は、図６（ｃ）の
（ｃ）に示すように最小二乗法でプロットした点に対す
る直線を求め、この傾きｍと(3) で仮定したカーブの傾
きｍ0とが一致するまで傾きｍを変化させて収束計算を
実施する。上記（３）式内のもう１つのパラメータσu
は、図６（ｃ）の
【００３５】
【数２】 となるワイプル応力σw がσn であるので、この収束計
算内で求めることができる。
算内で求めることができる。
【００３６】ワイプル分布は、丸棒試験片１４だけでな
く、同じ材料、温度条件における構造物の破壊確率の特
性を表わしていると考えられる。上記のようにしてワイ
プル応力解析部１７により、応力履歴データ１５及び破
断時応力データ１６に基づいて評価対象部１０のワイプ
ル応力履歴１８及び丸棒試験片１４のワイプル応力σw
のワイプル分布１９を求めることができる。ワイプル応
力σw のワイプル分布１９は、材料固有のものであり、
温度に殆ど依存しないので、１本のワイプル分布曲線で
構造物の破壊確率を評価でき、また、評価対象部１０の
ワイプル応力履歴１８とワイプル応力σw のワイプル分
布１９により、破損確率２０を評価できる。
く、同じ材料、温度条件における構造物の破壊確率の特
性を表わしていると考えられる。上記のようにしてワイ
プル応力解析部１７により、応力履歴データ１５及び破
断時応力データ１６に基づいて評価対象部１０のワイプ
ル応力履歴１８及び丸棒試験片１４のワイプル応力σw
のワイプル分布１９を求めることができる。ワイプル応
力σw のワイプル分布１９は、材料固有のものであり、
温度に殆ど依存しないので、１本のワイプル分布曲線で
構造物の破壊確率を評価でき、また、評価対象部１０の
ワイプル応力履歴１８とワイプル応力σw のワイプル分
布１９により、破損確率２０を評価できる。
【００３７】即ち、丸棒試験片１４により、その材料に
対する破壊特性（その値は、パラメータｍ、σu で代表
されるが求まれば、評価する構造物の境界条件（温度、
荷重、変位）を解析モデルに与え、ＦＥＭ解析により時
々刻々の応力変化データと合わせて構造物のワイプル応
力σw を時々刻々得ることができる。そして、図７に示
すように材料の破壊確率、構造物のワイプル応力σw の
時間変化のグラフを合わせることにより、評価したい構
造物の破損確率の時間変化が求められ、あるしきい値Ｐ
feを越えるようならプラントの運転を停止する等のメン
テナンス実施の指針として利用することができる。
対する破壊特性（その値は、パラメータｍ、σu で代表
されるが求まれば、評価する構造物の境界条件（温度、
荷重、変位）を解析モデルに与え、ＦＥＭ解析により時
々刻々の応力変化データと合わせて構造物のワイプル応
力σw を時々刻々得ることができる。そして、図７に示
すように材料の破壊確率、構造物のワイプル応力σw の
時間変化のグラフを合わせることにより、評価したい構
造物の破損確率の時間変化が求められ、あるしきい値Ｐ
feを越えるようならプラントの運転を停止する等のメン
テナンス実施の指針として利用することができる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ワ
イプル応力σw と統計的手法を用いることにより、ＷＰ
Ｓ効果後のき裂不安定破壊に対する荷重負荷マージンを
定量的に評価でき、メンテナンス実施の必要性の有無判
定に利用することができる。
イプル応力σw と統計的手法を用いることにより、ＷＰ
Ｓ効果後のき裂不安定破壊に対する荷重負荷マージンを
定量的に評価でき、メンテナンス実施の必要性の有無判
定に利用することができる。
【図１】本発明の一実施例に係るき裂部のＷＰＳ効果モ
ニタ方法を示す図。
ニタ方法を示す図。
【図２】同実施例における切欠き付丸棒試験片を示す
図。
図。
【図３】同実施例における切欠き付丸棒試験片のＦＥＭ
メッシュ分割例を示す図。
メッシュ分割例を示す図。
【図４】同実施例におけるワイプル応力σw のワイプル
分布の温度依存性を示す特性図。
分布の温度依存性を示す特性図。
【図５】同実施例における応力集中部の応力場の時間変
化を示す図。
化を示す図。
【図６】同実施例における荷重・温度履歴データを取得
する処理例を示す図。
する処理例を示す図。
【図７】破損確率の評価動作を説明するための図。
【図８】従来のき裂部のＷＰＳ効果モニタ方法を示す
図。
図。
【図９】材料試験に用いられる試験片の構成図。
【図１０】応力拡大係数ＫI 及び破壊靱性値ＫICの温度
特性を示す図。
特性を示す図。
１ 評価対象物 ２ き裂部 １０ 評価対象部 １１ 温度センサ １２ データ入力部 １３ ＦＥＭ解析部 １４ 試験片 １５ 応力履歴データ １６ 破断時応力データ １７ ワイプル応力解析部 １８ ワイプル応力履歴 １９ ワイプル分布 ２０ 破損確率
Claims (1)
- 【請求項１】 評価対象物に対する荷重、温度を計測
し、その計測荷重・温度データを有限要素法により解析
してワイプル応力を求めると共に、試験編による材料実
験から各温度条件に対するワイプル応力の破損確率の分
布を求め、上記評価対象部のワイプル応力と材料実験に
より求めたワイプル応力−破損確率の関係を解析して破
壊確率の時間変化を計測し、予め設定した破壊確率まで
の荷重余裕度を監視することを特徴とするき裂部のＷＰ
Ｓ効果モニタ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14214495A JPH08334445A (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | き裂部のｗｐｓ効果モニタ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14214495A JPH08334445A (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | き裂部のｗｐｓ効果モニタ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08334445A true JPH08334445A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=15308393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14214495A Withdrawn JPH08334445A (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | き裂部のｗｐｓ効果モニタ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08334445A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1184657A2 (en) * | 2000-08-31 | 2002-03-06 | Kawasaki Steel Corporation | Method for evaluating a delayed fracture of a steel member |
| JP2006170719A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Kobe Steel Ltd | 塑性域寸法測定方法 |
| JP2006234732A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Kobe Steel Ltd | 塑性域寸法推定方法 |
| EP1786087A1 (de) * | 2005-11-11 | 2007-05-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Behebung eines elektrischen Isolationsfehlers in einem aus Blechen gebildeten Blechpaket einer elektrischen Maschine |
| JP2009139195A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 構造物の破壊評価方法および限界ワイブル応力線図 |
| JP2009236540A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Ihi Corp | 溶溶接構造体の破壊性能評価方法、データベース装置 |
-
1995
- 1995-06-08 JP JP14214495A patent/JPH08334445A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1184657A2 (en) * | 2000-08-31 | 2002-03-06 | Kawasaki Steel Corporation | Method for evaluating a delayed fracture of a steel member |
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| EP1184657A3 (en) * | 2000-08-31 | 2003-08-06 | Kawasaki Steel Corporation | Method for evaluating a delayed fracture of a steel member |
| JP2006170719A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Kobe Steel Ltd | 塑性域寸法測定方法 |
| JP4580747B2 (ja) * | 2004-12-14 | 2010-11-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 塑性域寸法測定方法 |
| JP2006234732A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Kobe Steel Ltd | 塑性域寸法推定方法 |
| JP4523858B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2010-08-11 | 株式会社神戸製鋼所 | 塑性域寸法推定方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020903 |