WO2011099270A1 - 破面解析システム及び破面解析方法 - Google Patents

破面解析システム及び破面解析方法 Download PDF

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surface analysis
numerical value
fracture
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敦也 平野
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株式会社 日立製作所
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    • G06T2207/30136—Metal

Definitions

  • the present invention relates to an analysis system and analysis method for a fatigue fracture surface of a structure.
  • Non-Patent Document 2 a technique using a spatial frequency analysis of a fracture surface uneven waveform
  • Non-Patent Document 2 a technique using a grain boundary facet rate
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a fracture surface analysis system and method having excellent accuracy and reproducibility and capable of simply estimating a mechanical numerical value.
  • the present invention is characterized in that a mechanical numerical value acting at the time of fracture surface formation is estimated from a step interval of the fracture surface unevenness of the fatigue fracture surface of the structure.
  • the fracture surface analysis system of the present invention is a fracture surface information acquisition means for measuring a fracture surface of a structure and acquiring a concavo-convex waveform including a fracture surface irregularity forming a stepped shape of the fracture surface, A relational expression between the stress intensity factor, crack growth rate, or mechanical numerical value related to stress and fracture surface irregularities that acted at the time of fracture surface formation, or a graph showing the relationship between fracture surface irregularities and mechanical values obtained in advance from the target material A stored database; a concavo-convex waveform acquired by the fracture surface information acquiring means; and a calculating means for estimating a mechanical numerical value based on a relational expression or a relation graph stored in the database, wherein the calculating means includes the The step position specifying means for specifying the step position of the broken surface unevenness existing on an arbitrary measurement line of the uneven waveform acquired by the fracture surface information acquisition means, and the step position specifying means existing on the measurement line are specified.
  • the fracture surface analysis method of the present invention measures the fracture surface of the structure, and obtains the fracture surface information acquisition step for acquiring the irregular waveform including the fracture surface irregularities forming the stepped shape of the fracture surface, and the acquired
  • a step position specifying step for specifying a step position of a fractured surface unevenness existing on an arbitrary measurement line of the uneven waveform
  • a step number counting step for counting the number of the specified steps existing on the measurement line
  • a step interval calculation step for calculating a step interval of the measurement line based on the total number of steps, and the calculated step interval and a stress intensity factor, a crack growth rate that acted at the time of fracture surface formation, or Based on the relational expression between the mechanical numerical value related to stress and the step interval, or the relational graph between the step interval and the mechanical numerical value obtained from the target material in advance, the mechanical numerical value is estimated from the calculated step interval. It is characterized in that it has a value estimation step.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3. It is the figure which specified the level
  • 6 is a graph showing the relationship between an average step distance D and a stress intensity factor range ⁇ K.
  • FIG. 1 It is a figure showing the structure of embodiment of the fracture surface analysis system and method of this invention. It is a block diagram of an arithmetic processing unit. It is a flowchart showing the procedure of the 2nd Embodiment of this invention. It is a block diagram of the arithmetic processing unit in the 2nd Embodiment of this invention. It is a figure which shows the setting condition of the observation area
  • FIG. 1 is a flowchart showing the procedure of the first embodiment of the fracture surface analysis method of the present invention.
  • step S1 the X and Y directions of the fatigue fracture surface of the damaged structure to be analyzed are scanned using a laser microscope to detect the fatigue fracture surface.
  • Acquire unevenness information (xh, yh) of the micro area is not limited to the laser microscope, and for example, a three-dimensional electron microscope or an atomic force microscope can be used.
  • FIG. 2 is an example in which the unevenness information obtained in step S1 is represented by a three-dimensional bird's-eye view. The unevenness information shows a form very similar to the topographic shape.
  • the overall gradient is corrected horizontally in step S2 as necessary.
  • step S3 If the unevenness information includes high frequency noise, high frequency noise is removed in step S3 as necessary.
  • high frequency noise for example, a median filter is used so that the shape of the original corrugated waveform is not impaired.
  • locally projected irregularities may be distributed in a fluttering shape. This is called peak noise 7 and cannot be removed by the median filter or the like, so the following processing is performed.
  • the peak noise 7 is identified by detecting a portion that reciprocally vibrates with a fluctuation width of J or more in the range of vertical V ⁇ horizontal W in the obtained uneven waveform 8. Is possible. Then, the peak noise 7 can be removed by replacing the height of the concavo-convex waveform at the location identified as the peak noise 7 by the above method with an intermediate value 9 of the height before and after the location where the reciprocating vibration occurs. These processes are performed by a peak noise removing unit (not shown).
  • step S4 As a removal method of the peak noise 7, by designating an area including the peak noise 7 as an excluded area from the visual observation of the acquired uneven waveform, it is excluded from measurement and analysis in step S4 and later described. It is also possible.
  • step S4 the procedure is moved to step S4, and the step position on the measurement line is specified and the number of steps is measured from the unevenness information subjected to correction such as noise removal in the step.
  • the setting of the measurement line will be described later.
  • FIG. 5 is a contour diagram showing the unevenness information obtained in S1
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the contour map of the fatigue fracture surface shown in FIG. 5 includes a portion where the contour lines are dense (for example, a region 1a on the AA line in the drawing) and a sparse portion (also a region 1b on the AA line).
  • the cross section of the fatigue fracture surface has a stepped shape.
  • a region 1a which is a dense portion of contour lines is a stepped portion like an S portion shown in FIG.
  • step S4 a method for identifying the step position and measuring the number of steps will be described with reference to FIG.
  • step S4 first, an arbitrary number of measurement lines 3 are set vertically and horizontally on the contour map obtained by the above-described steps, and a step position is specified on each set measurement line 3.
  • the specification of the step position may be any means that specifies manually or automatically in the arithmetic processing unit. The automatic specifying method will be described later.
  • the step position on the measurement line 3 is specified, the number of steps on the measurement line 3 is calculated.
  • the number of measurement lines 3 is set to 10 in the vertical and horizontal directions, and the identification and the number of the stepped portions 2 are calculated in each of the horizontal measurement lines X1 to X10 and the vertical measurement lines Y1 to Y10. As a result, the total number A of steps measured in each measurement line 3 is obtained.
  • step S5 the average step distance D is calculated from the total number A of steps and the total length L of the measurement line 3 by the following equation in step S5.
  • step S6 based on the above-described average step gap D, a mechanical numerical value that has acted on the target material when the fracture surface is formed is estimated.
  • the stress intensity factor range ⁇ K, crack growth rate da / dN, and stress range ⁇ are estimated as mechanical numerical values.
  • FIG. 8 is a relationship graph between the average step distance D and the stress intensity factor range ⁇ K obtained in advance for the target material, and is called from the material database.
  • ⁇ K can be obtained from the intersection with the average step distance D calculated in the above-described process using the relation graph shown in FIG.
  • This relationship graph is obtained by measuring the average step distance D for a fracture surface in which the stress intensity factor range ⁇ K is known in advance, for example, by a crack growth test of a CT specimen. It is also possible to directly calculate ⁇ K from the following equation (2) without calling up the relationship graph between the average step distance D and the stress intensity factor range ⁇ K from the material database.
  • C 1 and m 1 is a material-specific constants obtained by crack growth test.
  • FIG. 9 is a relationship graph of the stress intensity factor range ⁇ K and the crack growth rate da / dN obtained in advance for the target material, which is called from the material database. This relationship graph is also obtained by carrying out in advance a crack growth test of the CT specimen of the target material. Based on the relationship graph of FIG. 9, the crack growth rate da / dN at the time of fracture surface formation is estimated from the stress intensity factor range ⁇ K calculated from the equation (2) or the relationship graph of FIG. In addition, da / dN can also be directly calculated from the following equation (3) without calling the relation graph of FIG. 9 from the material database.
  • C 2 and m 2 is a material-specific constants obtained by crack growth test.
  • the stress range ⁇ is calculated by the following equation (4) using the stress intensity factor range ⁇ K calculated from the equation (2) or the relation graph of FIG.
  • F is a shape factor determined from the load form, and can be obtained from a handbook or a finite element method analysis. Further, a is the depth of propagation from the crack initiation point.
  • the stress intensity factor range ⁇ K, the crack growth rate da / dN, and the stress range ⁇ can be estimated.
  • K max can be obtained from the intersection with the average step distance D calculated in the above-described process.
  • This relational graph is obtained by measuring the average step distance D for a fracture surface whose maximum stress intensity factor Kmax is known in advance, for example, by a crack growth test of a CT specimen.
  • C 3 and m 3 is a material-specific constants obtained by crack growth test.
  • the maximum value of the fluctuating stress that is, the maximum stress ⁇ max is calculated by the following equation (6).
  • the crack growth rate da / dN cannot be uniquely determined from the maximum stress intensity factor K max , and in this case, the crack growth rate cannot be estimated.
  • step S7 the calculated mechanical numerical value is output. Specifically, as shown in FIG. 10, the estimated stress intensity factor range ⁇ K, crack growth rate da / dN, and stress range ⁇ are displayed on the monitor screen and printed out as necessary. Recorded on a storage medium.
  • the maximum stress intensity factor K max and the maximum stress ⁇ max are displayed on the monitor screen instead of ⁇ K and ⁇ .
  • the average step interval of the stepped shape of the fatigue fracture surface obtained by a laser microscope or the like is measured using the vertical and horizontal measurement lines drawn in the contour map, it has reproducibility. Therefore, it is possible to estimate the mechanical numerical value acting on the fracture surface with high accuracy and simplicity.
  • step S4 the step position may be automatically specified as follows.
  • FIG. 11 is a schematic view of cross-sectional irregularities on the measurement line 3.
  • the step 2 in the contour map of FIG. 7 is recognized as a step in FIG. 11 when the slope is not less than a certain level and the height difference before and after the step is not less than a certain level. Therefore, as an automatic identification method, an algorithm that determines a condition that a height difference between two points with a certain length on the concavo-convex waveform separated by the step determination reference length ⁇ is equal to or higher than the step determination reference height difference H is determined by a computer. Automatic identification of the step is possible.
  • the said conditions are represented by following Formula (7).
  • h (x) is the height coordinate of the uneven waveform
  • x is the length coordinate of the uneven waveform
  • the step determination reference length ⁇ the length including the width of the step portion 4 in the contour map as shown in FIG. 12 is determined as the step determination reference length ⁇ . Further, the step determination reference height difference H is determined from the step portion and the non-step difference from the graph
  • the height at which the portion is separated is determined as a step determination reference height difference H.
  • the step determination reference length ⁇ and the step determination reference height difference H can also be determined from the data of the step determination reference length ⁇ and the step determination reference height difference H obtained in advance for the target material.
  • the step judgment reference length ⁇ and the step judgment reference height difference H data can be obtained, for example, by a step identification process of a fracture surface obtained by a crack growth test of a CT specimen, and the obtained data is stored in a database. And called as needed.
  • the step identification work is speedy and labor-saving, and the step determination is performed based on a constant reference.
  • the measured value of the interval D is made more objective and the reproducibility is improved.
  • step S4 the step position may be automatically specified using image analysis as follows.
  • the contours are dense and the color is darker than a certain width, so the step can be extracted under this condition.
  • the extraction result is shown in FIG. A step portion 6 has been extracted, indicating that the step portion has been automatically specified.
  • the step identification work is speedy and labor-saving, and the step is determined based on a constant standard, so that the measured value of the average step interval D is made more objective, There is an advantage that reproducibility is also improved.
  • the step determination reference height difference H in step S4 may be automatically determined as follows using the correlation between the total height difference ⁇ Z and H in the observation region.
  • FIG. 15 is a relationship graph between the total height difference ⁇ Z in the observation region and the step determination reference height difference H, and it is recognized by the inventors that ⁇ Z and H are in a linear relationship as shown. Therefore, H can be determined from the measured ⁇ Z using the following equation (8).
  • k is a constant, and the value of the target material may be stored in the material database in advance.
  • the step specifying operation in step S4 is speedy and labor-saving, and the step determination can be performed on a constant basis.
  • the measured value of the average step distance D is made more objective and the reproducibility can be improved.
  • FIG. 16 is a diagram showing the configuration of the fracture surface analysis system of the present invention.
  • the fracture surface analysis system of the present embodiment is a laser microscope 11 that is means for acquiring irregularity information on the fracture surface, corrects the overall gradient of the irregularity information and removes noise, finds the average step distance D, ⁇ K, da / dN, ⁇ , etc.
  • Computer 12 having means for estimating the mechanical numerical value, D- ⁇ K relation graph, ⁇ K-da / dN relation graph for each material obtained in advance by material test, step judgment reference length ⁇ , step judgment reference height difference
  • a database 13 for storing H, a keyboard 14 and a mouse 15 for inputting various calculation commands, material data, result output commands and the like by a system user; a monitor 16 for outputting calculation results and calculation conditions;
  • the printer 17 is configured.
  • the laser microscope 11 may be replaced with another means capable of acquiring the irregularity information of the fracture surface.
  • a three-dimensional electron microscope or an atomic force microscope can be considered.
  • FIG. 17 is a calculation processing block diagram of estimation of mechanical numerical values in the computer 12.
  • the computer 12 serving as a calculation means includes a gradient correction unit 21, a filter unit 22, a step position specifying unit 23, a step number counting unit 24, an average step interval calculation unit 25, and a mechanical numerical value estimation unit 26.
  • the gradient correction unit 21 horizontally corrects the gradient when the unevenness information of the fatigue fracture surface measured by the unevenness information acquisition means 20 such as the laser microscope 11 described above has an overall gradient.
  • the filter unit 22 peak noise included in the unevenness information is removed.
  • the step position specifying unit 23 performs processing for specifying the step position on the measurement line, counting the number of steps on the measurement line, and calculating the total number of steps on each measurement line.
  • the average step interval is calculated based on the total length of each measurement line and the total number of steps.
  • the mechanical numerical value estimation unit 26 calculates the relationship between the average step interval D stored in the database 13 and the stress intensity factor range ⁇ K, the stress intensity factor range, from the average step interval obtained by the average step interval calculation unit 25. Based on the relational graph of ⁇ K and crack growth rate da / dN, the relational expression of the stress range ⁇ , etc., the calculation of the mechanical numerical value acting on the fracture surface is performed.
  • the calculation result by the mechanical numerical value estimation unit 26 is output to an output unit such as the monitor 16 or the printer 17.
  • various calculation commands, material data, result output commands, and the like are appropriately input from the input unit 30 such as the keyboard 14 or the mouse 15 described above.
  • the computer 12 is provided with a result editing function capable of storing the estimated numerical values in the database 13 and recalling and deleting the dynamic values stored in the database 13.
  • the computer 12 can store and call mechanical numerical values in the database 13 as necessary.
  • the result editing function can include a function capable of recording an image of the step position specifying result by the step position specifying unit 23 in the database 13 or calling it from the database 13.
  • K max is strongly related to the average step distance D.
  • a DK max relationship graph is accumulated in the database 13, and K max and ⁇ max are estimated by the estimation means possessed by the computer 12.
  • the average step interval of the stepped shape of the fatigue fracture surface obtained by a laser microscope or the like is measured using the vertical and horizontal measurement lines drawn in the contour map, it has reproducibility. Therefore, it is possible to provide a fracture surface analysis system capable of estimating a mechanical numerical value acting on a fracture surface with high accuracy and simplicity.
  • FIG. 18 is a flowchart of the present embodiment
  • FIG. 19 is a block diagram of the arithmetic processing unit
  • FIG. 20 is a diagram showing the setting state of the observation area. Since the hardware configuration is the same as that of the first embodiment (FIG. 16), description thereof is omitted.
  • This example is characterized in that a mechanical numerical value is estimated from a difference in level of fracture surface irregularities on a fatigue fracture surface of a structure.
  • step S21 the procedure of fracture surface analysis according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • step S21 the X and Y directions of the fatigue fracture surface of the damaged structure to be analyzed are scanned using a laser microscope or the like, and three-dimensional unevenness information (xh, y) of the micro region in the fatigue fracture surface is scanned. -H) is acquired. If the unevenness information has an overall gradient, the overall gradient is corrected horizontally in step S22 as necessary. If the unevenness information includes peak noise, the peak noise is removed in step S23 as necessary. Steps S21 to S23 are the same as steps S1 to S3 in the first embodiment (FIG. 1).
  • step S24 the fatigue fracture surface 40 acquired as the three-dimensional unevenness information is divided into n vertically and horizontally as shown in FIG. 20, and a plurality of observation areas 41 are set (n is 1 to 10). Value specified by the operator).
  • step S25 a value (level difference) obtained by subtracting the minimum value from the maximum value of the height of the fractured surface unevenness in each observation region 41 is calculated, and all the obtained height differences are averaged to obtain an average height difference. Is calculated.
  • step S26 based on the above-described average height difference value, a mechanical numerical value that acts on the target material at the time of fracture surface formation is estimated.
  • the stress intensity factor range ⁇ K and the crack growth rate da / dN are estimated as mechanical numerical values. That is, it can be calculated based on a relational expression or a relational graph of fracture surface irregularities (average height difference) obtained in advance from the target material and mechanical numerical values (stress intensity factor range ⁇ K, crack growth rate da / dN). it can.
  • the relationship graph between the fracture surface unevenness (average height difference) and the mechanical numerical value is called from the database as in the first embodiment.
  • the mechanical numerical value obtained in this way is output on a monitor screen, a storage medium or the like in step S27.
  • FIG. 19 is a calculation processing block diagram of mechanical numerical value estimation in the computer 12.
  • the computer 12 serving as a calculation means includes a gradient correction unit 21, a filter unit 22, an observation region setting unit 27, a height difference calculation unit 28, and a mechanical numerical value estimation unit 29.
  • the gradient correction unit 21 and the filter unit 22 are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • the observation area setting unit 27 sets a plurality of observation areas by dividing the fatigue fracture surface acquired as the unevenness information vertically and horizontally by the number of divisions designated by the operator.
  • the height difference calculation unit 28 calculates the height difference of the fractured surface irregularities in each of the aforementioned observation areas, and averages them to calculate the average height difference.
  • the mechanical numerical value estimation unit 29 calculates the average height difference stored in the database 13 and the mechanical value (stress intensity factor range ⁇ K, crack growth rate da /) from the average height difference calculated by the height difference calculation unit 28. Based on the relation graph or relational expression of dN), the calculation of the estimation of the mechanical numerical value acting on the fracture surface is performed.
  • the maximum stress intensity factor K max strongly correlates with the average height difference.
  • the same estimation can be performed by replacing the stress intensity factor range ⁇ K and the stress range ⁇ with the maximum stress intensity factor K max and the maximum stress ⁇ max .
  • the present invention can be applied to an analysis system and an analysis method for a fatigue fracture surface of a structure.

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Abstract

　優れた精度と再現性を有し、かつ簡便に力学的数値を推定できる破面解析システムおよび方法を提供する。　破断面の階段状形状を成す破面凹凸を含む凹凸波形を取得し（Ｓ１）、凹凸波形の全体勾配の修正及びノイズを除去し（Ｓ２，３）、この凹凸波形から任意の計測ライン上に存在する段差位置を特定及び段差個数を算出し（Ｓ４）、これにより計測ライン上の平均段差間隔を算出して（Ｓ５）、この平均段差間隔から破面形成時に作用した応力拡大係数，き裂進展速度、又は応力に関する力学的数値を推定する（Ｓ６）。

Description

破面解析システム及び破面解析方法
　本発明は、構造物の疲労破面の解析システム及び解析方法に関する。
　損傷した構造物の事故原因を究明するため、破断面を対象とした破面解析が行われ、破面形成時に作用した応力拡大係数，き裂進展速度，応力などといった力学的数値が推定される。疲労損傷により形成された破面の形成後期の段階では、ストライエーションとよばれる特有の縞模様が現れ、この縞模様の間隔をもとに力学的数値が推定可能である。一方、損傷発生原因との関係がより深い破面形成初期の段階では、ストライエーションが認められないケースが多く、このような場合に力学的数値を推定する手法はまだ一般に確立されていない。
　なお、疲労破面形成初期の破面解析技術としては、例えば、破面凹凸波形の空間周波数分析を用いる技術（特許文献１）や、粒界ファセット率を用いる技術がある（非特許文献２）。
特許第３５２４７２８号公報
圧力技術第１９巻４号４６～４９頁（１９８１年）
　しかしながら、上記特許文献１に記載されているように破面凹凸波形の空間周波数を用いる方法では、損傷モードや荷重（ΔＫ）などの推定が可能であるが、周波数スペクトルの分布形態から、荷重をどの程度精度良く定量化できるのか不明である。また、上記非特許文献１に記載されているように形成初期破面に認められる粒界ファセット率を用いる方法では、粒界ファセットの判別にある程度の熟練を要し、作業者に依らない再現性の面で課題があるのと、ファセット率と力学的数値（ΔＫ）との関係にかなりのばらつきがあり、定量化の精度の面で課題があった。
　本発明は上記に鑑みなされたもので、優れた精度と再現性を有し、かつ簡便に力学的数値を推定できる破面解析システムおよび方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は、構造物の疲労破面の破面凹凸の段差間隔から、破面形成時に作用した力学的数値を推定することを特徴とする。
　具体的には、本発明の破面解析システムは、構造物の破断面を計測して、該破断面の階段状形状を成す破面凹凸を含む凹凸波形を取得する破面情報取得手段と、破面形成時に作用した応力拡大係数，き裂進展速度、又は応力に関する力学的数値と破面凹凸との関係式、又は予め対象材から得られた破面凹凸と力学的数値との関係グラフを格納したデータベースと、前記破面情報取得手段で取得した凹凸波形と、前記データベースに格納された関係式または関係グラフに基づいて力学的数値を推定する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記破面情報取得手段で取得した凹凸波形の、任意の計測ライン上に存在する破面凹凸の段差位置を特定する段差位置特定手段と、前記計測ライン上に存在する前記段差位置特定手段により特定された段差の個数を集計する段差個数集計手段と、該段差個数集計手段により集計された段差個数に基づいて、前記計測ラインの段差間隔を算出する段差間隔算出手段と、該段差間隔算出手段で算出された段差間隔と、前記データベースに格納された関係式又は関係グラフに基づいて、破面形成時に作用した力学的数値を推定する力学的数値推定手段により構成したことを特徴とするものである。
　また、本発明の破面解析方法は、構造物の破断面を計測して、該破断面の階段状形状を成す破面凹凸を含む凹凸波形を取得する破面情報取得ステップと、前記取得した凹凸波形の、任意の計測ライン上に存在する破面凹凸の段差位置を特定する段差位置特定ステップと、前記計測ライン上に存在する、前記特定された段差の個数を集計する段差個数集計ステップと、前記集計された段差個数に基づいて、前記計測ラインの段差間隔を算出する段差間隔算出ステップと、該算出された段差間隔と、破面形成時に作用した応力拡大係数，き裂進展速度、又は応力に関する力学的数値と段差間隔との関係式、又は予め対象材から得られた段差間隔と力学的数値との関係グラフに基づいて、前記算出された段差間隔から力学的数値を推定する力学的数値推定ステップを有することを特徴とするものである。
　本発明によれば、再現性を有し、精度良くかつ簡便に破面に作用した力学的数値を推定することができる。
本発明の破面解析システム及び方法の第１の実施の形態の手順を表すフローチャートである。 破面の凹凸情報を鳥瞰図で示した図である。 ピークノイズ部分を等高線図で示した図である。 ピークノイズ部分の断面の模式図である。 破面の凹凸情報を等高線図で示した図である。 図３のＡ－Ａ断面図である。 破面の等高線図の計測ライン上の段差部分を特定した図である。 平均段差間隔Ｄと応力拡大係数範囲ΔＫとの関係グラフである。 応力拡大係数範囲ΔＫとき裂進展速度ｄａ／ｄＮとの関係グラフである。 モニタ画面上での入出力状況例を示す図である。 計測ライン上の断面凹凸の模式図である。 段差判定基準長さαの決定方法を示す図である。 段差判定基準高低差Ｈの決定方法を示す図である。 破面の等高線図から段差部分を抽出処理した図である。 観察領域中の全高低差ΔＺと段差判定基準高低差Ｈの関係グラフである。 本発明の破面解析システム及び方法の実施の形態の構成を表す図である。 演算処理装置のブロック図である。 本発明の第２の実施の形態の手順を表すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における演算処理装置のブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における観察領域の設定状況を示す図である。
　以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
　図１は本発明の破面解析方法の第１の実施の形態の手順を表すフローチャートである。
　図１に示すように、本実施の形態では、まず工程Ｓ１では、レーザ顕微鏡を用いて解析対象である損傷した構造物の疲労破面のＸ，Ｙ方向を走査して、疲労破面中のミクロ領域の凹凸情報（ｘ－ｈ，ｙ－ｈ）を取得する。なお、凹凸情報を取得するための手段としては、レーザ顕微鏡に限定されるものではなく、例えば、３次元電子顕微鏡や、原子間力顕微鏡などを使用することも可能である。図２は、工程Ｓ１で得られた凹凸情報を３次元鳥瞰図で表した一例である。凹凸情報は、地形形状とよく似た形態を示している。
　なお、凹凸情報が全体的な勾配を持っている場合、必要に応じて、工程Ｓ２にて、全体的な勾配を水平に修正する。
　また、凹凸情報が高周波ノイズを含んでいる場合、必要に応じて、工程Ｓ３にて、高周波ノイズの除去が行われる。高周波ノイズの除去には、本来の凹凸波形の形状が損なわれないように、例えば、メディアンフィルタが使用される。
　場合によっては、図３の破面凹凸の等高線図に示すように、局所的に突出した凹凸があばた状に分布していることがある。これはピークノイズ７と呼ばれ、上記メディアンフィルタ等では取り切れないため、以下の処理を実施する。
　図４に示すように、まず、取得された凹凸波形８における縦Ｖ×横Ｗの範囲の中で、高さがＪ以上の変動幅で往復振動する箇所を検出することによりピークノイズ７の特定が可能である。そして上記手法によりピークノイズ７と特定された箇所の凹凸波形の高さを、往復振動の発生箇所の前後の高さの中間値９に置き換えることによりピークノイズ７の除去が可能である。これらの処理は、図示しないピークノイズ除去手段により行われる。
　また、ピークノイズ７の除去手法としては、取得した凹凸波形の目視から、ピークノイズ７が含まれる領域を除外領域に指定することで、後述する工程Ｓ４以降での計測や解析の対象外とすることも可能である。
　次に、手順を工程Ｓ４に移して、前記工程でノイズ除去等の修正が施された凹凸情報から、計測ライン上の段差位置の特定及び段差個数の計測が行われる。計測ラインの設定については後述する。
　図５はＳ１で得られた凹凸情報を等高線図で示した図、図６は図５のＡ－Ａ断面図である。図５に示す疲労破面の等高線図では、等高線が密集した部分（例えば図中Ａ－Ａ線上における領域１ａ）とまばらな部分（同じくＡ－Ａ線上における領域１ｂ）とを含んでいる。そして、図６から明らかなように、疲労破面の断面は階段状形状をなしている。また、等高線の密集部分である領域１ａは、図６で示すＳ部のように段差部となっている。
　次に、段差位置の特定及び段差個数の計測手法について、図７を用いて説明する。工程Ｓ４では、先ず、前述した工程により得られた等高線図上において、縦横に任意の本数の計測ライン３を設定し、設定した各計測ライン３上で段差位置を特定している。ここで、段差位置の特定とは、手動若しくは演算処理装置において自動的に特定する何れの手段でも良い。自動特定の手法については後述する。計測ライン３上の段差位置が特定されると、当該計測ライン３上の段差個数が計算される。図示の例では、計測ライン３の本数として縦横１０本ずつを設定し、横方向計測ラインＸ１～Ｘ１０，縦方向計測ラインＹ１～Ｙ１０のそれぞれにおいて段差部２の特定並びに個数を計算している。この結果、各計測ライン３で測定された段差個数の合計Ａが得られる。なお、特定された段差位置に対して、ユーザが手動で、特定箇所を削除する、或いは未特定の箇所を段差位置として追加する機能を持たせることで、より柔軟に段差部の特定や段差個数の計算を行うことが可能となる。
　この様にして段差個数の合計Ａが集計されると、工程Ｓ５にて、段差個数の合計Ａと計測ライン３の合計長さＬから、次式により、平均段差間隔Ｄを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　工程Ｓ６では、上述した平均段差間隔Ｄに基づいて、対象材に対して破面形成時に作用した力学的数値の推定が行われる。本実施例では、力学的数値として、応力拡大係数範囲ΔＫ，き裂進展速度ｄａ／ｄＮ，応力範囲Δσの推定を行う。
　図８は、予め対象材について得られている平均段差間隔Ｄと応力拡大係数範囲ΔＫの関係グラフであり、材料データベースから呼び出されるものである。応力拡大係数範囲ΔＫを推定する場合には、図８に図示する関係グラフを用いて、前述した工程で算出した平均段差間隔Ｄとの交点からΔＫを得ることができる。この関係グラフは、例えばＣＴ試験片のき裂進展試験により、応力拡大係数範囲ΔＫが予め分かっている破面について、平均段差間隔Ｄを測定して得られたものである。なお、平均段差間隔Ｄと応力拡大係数範囲ΔＫの関係グラフを材料データベースから呼び出さずに、次式（２）からΔＫを直接算出することもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ただし、Ｃ1とｍ1は、き裂進展試験により得られる材料固有の定数である。
　図９は、予め対象材について得られている応力拡大係数範囲ΔＫとき裂進展速度ｄａ／ｄＮの関係グラフであり、材料データベースから呼び出されるものである。この関係グラフについても、対象材のＣＴ試験片のき裂進展試験を予め実施しておくことにより得られたものである。図９の関係グラフに基づき、式（２）或いは図８の関係グラフから算出された応力拡大係数範囲ΔＫから破面形成時のき裂進展速度ｄａ／ｄＮが推定される。なお、図９の関係グラフを材料データベースから呼び出さずに、次式（３）からｄａ／ｄＮを直接算出することもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ただし、Ｃ2とｍ2は、き裂進展試験により得られる材料固有の定数である。
　応力範囲Δσは、式（２）或いは図８の関係グラフから算出された応力拡大係数範囲ΔＫを用いて、次式（４）により算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここで、Ｆは、荷重形態から決定される形状係数であり、ハンドブックや有限要素法解析などから求めることができる。また、ａはき裂発生起点からの進展深さである。
　以上のようにして、応力拡大係数範囲ΔＫ，き裂進展速度ｄａ／ｄＮ，応力範囲Δσを推定することができる。
　なお、対象材によっては、平均段差間隔Ｄに対して、応力拡大係数の変動範囲の最大値すなわち最大応力拡大係数Ｋmaxが強く相関するケースがある。このような場合は、予め対象材について得られている平均段差間隔Ｄと最大応力拡大係数Ｋmaxの関係グラフ（図８で縦軸をΔＫからＫmaxに置き換えたもの）が、材料データベースから呼び出され、前述した工程で算出された平均段差間隔Ｄとの交点からＫmaxを得ることができる。この関係グラフは、例えばＣＴ試験片のき裂進展試験により、最大応力拡大係数Ｋmaxが予め分かっている破面について、平均段差間隔Ｄを測定して得られたものである。なお、平均段差間隔Ｄと最大応力拡大係数Ｋmaxの関係グラフを材料データベースから呼び出さずに、次式（５）からＫmaxを直接算出することもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ただし、Ｃ3とｍ3は、き裂進展試験により得られる材料固有の定数である。
　上記により得られた最大応力拡大係数Ｋmaxから次式（６）により、変動応力の最大値すなわち最大応力σmaxが算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　なお、一般に、最大応力拡大係数Ｋmaxからは、き裂進展速度ｄａ／ｄＮは一義的に求まらないため、本ケースでは、き裂進展速度は推定不可となる。
　工程Ｓ７では、算出された力学的数値の出力が行われる。具体的には、図１０に示すように、モニタ画面上に、推定結果の応力拡大係数範囲ΔＫ，き裂進展速度ｄａ／ｄＮ，応力範囲Δσが表示され、必要に応じて、プリントアウトされたり、記憶媒体に記録される。
　なお、前述したように、対象材によっては、モニタ画面上に最大応力拡大係数Ｋmaxおよび最大応力σmaxがΔＫおよびΔσの代わりに表示される。
　以上、本実施の形態によれば、レーザ顕微鏡等により得られる疲労破面の階段状形状の平均段差間隔を等高線図中に引いた縦横の計測ラインを用いて測定するので、再現性を有し、精度良くかつ簡便に破面に作用した力学的数値を推定することができる。
　なお、工程Ｓ４においては、以下のようにして段差位置を自動特定してもよい。
　図１１は、計測ライン３上の断面凹凸の模式図である。図７の等高線図の段差部２は、図１１において、傾斜勾配が一定以上で、段差の前後の高低差も一定以上である場合に段差と認識される。したがって、自動特定方法として、凹凸波形上の一定長さを段差判定基準長さαを隔てた２点の高低差が段差判定基準高低差Ｈ以上となる条件を段差と判定するアルゴリズムにより、コンピュータによる段差の自動特定が可能である。上記条件は、次式（７）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ここで、ｈ（ｘ）は、凹凸波形の高さ座標、ｘは凹凸波形の長さ座標である。
　なお、段差判定基準長さαは、図１２のように等高線図中の段差部分４の幅を包含する長さを段差判定基準長さαと決定する。また、段差判定基準高低差Ｈは、図１３の下図のように等高線図から肉眼で段差判定したサンプル計測ライン５上の｜ｈ（ｘ＋α）－ｈ（ｘ）｜グラフから、段差部と非段差部とを分ける高さを段差判定基準高低差Ｈと決定する。
　また、段差判定基準長さαと段差判定基準高低差Ｈは、対象材について予め得られている段差判定基準長さαと段差判定基準高低差Ｈのデータから決定することもできる。この段差判定基準長さαと段差判定基準高低差Ｈデータは、例えばＣＴ試験片のき裂進展試験で得られた破面の段差特定作業で得ることができ、得られたデータはデータベースに格納され、必要に応じて呼び出される。
　以上、工程Ｓ４における、段差判定基準長さαと段差判定基準高低差Ｈによる段差位置の自動特定によれば、段差特定作業がスピーディかつ省力化され、一定基準で段差判別されるので、平均段差間隔Ｄの測定値がより客観化され、再現性も高まるというメリットがある。
　あるいは、工程Ｓ４においては、画像解析を利用して以下のようにして段差位置を自動特定してもよい。
　図７の等高線図の段差部２は、等高線が密集して一定以上の幅で色が濃くなっていることから、この条件で段差部の抽出が可能である。抽出結果を図１４に示す。段差部分６が抽出されており、段差部分が自動特定されたことを示す。
　以上、工程Ｓ４における、画像処理による段差位置の自動特定によれば、段差特定作業がスピーディかつ省力化され、一定基準で段差判別されるので、平均段差間隔Ｄの測定値がより客観化され、再現性も高まるというメリットがある。
　あるいは、工程Ｓ４での段差判定基準高低差Ｈについては、観察領域中の全高低差ΔＺとＨの相関性を利用して、以下のように自動決定するようにしても良い。図１５は、観察領域中の全高低差ΔＺと段差判定基準高低差Ｈの関係グラフであり、図示するようにΔＺとＨは線形関係にあることが発明者に認められている。従って、計測されたΔＺから次式（８）を用いてＨが決定できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　なお、ｋは定数であり、予め対象材の値を材料データベースに格納しておくようにしても良い。
　以上の段差判定基準高低差Ｈの自動決定によれば、工程Ｓ４における段差特定作業がよりスピーディかつ省力化され、一定基準で段差判別することができる。この結果、平均段差間隔Ｄの測定値がより客観化され、再現性も高めることが可能となる。
　図１６は、本発明の破面解析システムの構成を示す図である。
　本実施例の破面解析システムは、破面の凹凸情報取得手段であるレーザ顕微鏡１１、凹凸情報の全体勾配修正およびノイズ除去処理し、平均段差間隔Ｄを求め、ΔＫ，ｄａ／ｄＮ，Δσ等の力学的数値を推定する手段を有するコンピュータ１２，予め材料試験によって得られている材料毎のＤ－ΔＫ関係グラフ，ΔＫ－ｄａ／ｄＮ関係グラフ，段差判定基準長さα，段差判定基準高低差Ｈ等を蓄積するデータベース１３，システム利用者が各種計算命令，材料データ，結果出力命令等を入力する手段であるキーボード１４およびマウス１５，計算結果や計算条件等を出力する手段であるモニタ１６及びプリンタ１７で構成される。
　なお、レーザ顕微鏡１１の代わりに、破面の凹凸情報を取得できる別手段に置き換えてもよい。例えば、３次元電子顕微鏡や原子間力顕微鏡などが考えられる。
　次に、図１６に示すコンピュータ１２による力学的数値の推定演算の詳細について、図１７を用いて説明する。図１７は、コンピュータ１２における力学的数値の推定の演算処理ブロック図である。演算手段としてのコンピュータ１２は、勾配修正部２１，フィルタ部２２，段差位置特定部２３，段差個数カウント部２４，平均段差間隔算出部２５，力学的数値推定部２６によって構成される。勾配修正部２１では、前述したレーザ顕微鏡１１等の凹凸情報取得手段２０で測定された疲労破面の凹凸情報が全体的な勾配を有している場合に、勾配を水平に修正する。フィルタ部２２では、凹凸情報に含まれるピークノイズが除去される。段差位置特定部２３では、計測ライン上の段差位置の特定，計測ライン上の段差個数のカウント，各計測ラインでの段差個数の合計の演算処理が行われる。平均段差間隔算出部２５では、各計測ラインの全長及び段差個数の合計により平均段差間隔が算出される。そして、力学的数値推定部２６では平均段差間隔算出部２５で求められた平均段差間隔から、前述したデータベース１３に格納された平均段差間隔Ｄと応力拡大係数範囲ΔＫの関係グラフ，応力拡大係数範囲ΔＫとき裂進展速度ｄａ／ｄＮの関係グラフ，応力範囲Δσの関係式等に基づいて、破面に作用した力学的数値の推定の演算が行われる。力学的数値推定部２６による演算結果は、モニタ１６，プリンタ１７といった出力手段に出力される。また、コンピュータ１２による力学的数値の演算の際、前述のキーボード１４或いはマウス１５といった入力手段３０から、適宜、各種計算命令，材料データ，結果出力命令等が入力される。また、コンピュータ１２には、推定結果の力学的数値のデータベース１３への格納、データベース１３に格納された力学的数値の呼出し及び削除が可能な結果編集機能を備えている。この結果編集機能により、コンピュータ１２では必要に応じて力学的数値をデータベース１３に格納、呼出し等ができるようになる。また、結果編集機能には、段差位置特定部２３による段差位置特定結果の画像をデータベース１３に記録、或いはデータベース１３からの呼出しが可能な機能を含ませることができる。
　また、対象材によっては、平均段差間隔Ｄに対して、最大応力拡大係数Ｋmaxが強く関係するケースがある。このような対象材については、データベース１３に、Ｄ－Ｋmax関係グラフが蓄積されており、コンピュータ１２の有する推定手段により、Ｋmax及びσmaxが推定される。
　以上、本実施の形態によれば、レーザ顕微鏡等により得られる疲労破面の階段状形状の平均段差間隔を等高線図中に引いた縦横の計測ラインを用いて測定するので、再現性を有し、精度良くかつ簡便に破面に作用した力学的数値を推定可能な破面解析システムを提供することができる。
　次に、本発明の破面解析システム及び方法の第２の実施の形態について、図１８から図２０を用いて説明する。図１８は本実施例のフローチャート、図１９は演算処理装置のブロック図、図２０は観察領域の設定状況を示す図である。なお、ハードウェア構成としては第１の実施例（図１６）と同様であるため、その説明は省略する。
　本実施例は、構造物の疲労破面における破面凹凸の高低差から力学的数値を推定することを特徴とするものである。
　先ず、本実施例による破面解析の手順について、図１８を用いて説明する。工程Ｓ２１では、レーザ顕微鏡等を用いて解析対象である損傷した構造物の疲労破面のＸ，Ｙ方向を走査して、疲労破面中のミクロ領域の３次元凹凸情報（ｘ－ｈ，ｙ－ｈ）を取得する。凹凸情報が全体的な勾配を持っている場合、必要に応じて、工程Ｓ２２にて、全体的な勾配を水平に修正する。また、凹凸情報がピークノイズを含んでいる場合、必要に応じて、工程Ｓ２３にて、ピークノイズの除去が行われる。なお、工程Ｓ２１から工程Ｓ２３については、第１の実施例（図１）における工程Ｓ１からＳ３と同様の工程である。
　次に、工程Ｓ２４では、３次元凹凸情報として取得された疲労破面４０を図２０に示すように、縦と横にｎ分割し、複数の観察領域４１を設定する（ｎは１～１０の操作者により指定された値）。そして、工程Ｓ２５において、各観察領域４１における破面凹凸の高さの最大値から最低値を差し引いた値（高低差）がそれぞれ算出され、得られた全ての高低差を平均し、平均高低差が算出される。
　工程Ｓ２６では、上述した平均高低差の値に基づいて、対象材に対して破面形成時に作用した力学的数値の推定が行われる。本実施例では、力学的数値として、応力拡大係数範囲ΔＫ，き裂進展速度ｄａ／ｄＮの推定を行う。すなわち、予め対象材から得られた破面凹凸（平均高低差）と力学的数値（応力拡大係数範囲ΔＫ，き裂進展速度ｄａ／ｄＮ）との関係式、或いは関係グラフに基づき算出することができる。なお、破面凹凸（平均高低差）と力学的数値との関係グラフは、第１の実施例と同様にデータベースから呼び出される。このようにして得られた力学的数値は、工程Ｓ２７においてモニタ画面上や記憶媒体等に出力される。
　次に、本実施例における力学的数値の推定演算の詳細について、図１９を用いて説明する。図１９は、コンピュータ１２における力学的数値の推定の演算処理ブロック図である。演算手段としてのコンピュータ１２は、勾配修正部２１，フィルタ部２２，観察領域設定部２７，高低差算出部２８，力学的数値推定部２９によって構成される。なお、勾配修正部２１，フィルタ部２２は第１の実施例と同様であるため説明を省略する。観察領域設定部２７では、凹凸情報として取得された疲労破面を操作者によって指定される分割数で縦と横に分割して複数の観察領域を設定する。高低差算出部２８では、前述の各観察領域における破面凹凸の高低差を算出し、それらを平均して平均高低差が算出される。そして、力学的数値推定部２９では、高低差算出部２８で算出された平均高低差から、データベース１３に格納された平均高低差と力学的数値（応力拡大係数範囲ΔＫ，き裂進展速度ｄａ／ｄＮ）の関係グラフ、或いは関係式に基づいて、破面に作用した力学的数値の推定の演算が行われる。
　なお、対象材によっては、平均高低差に対して、最大応力拡大係数Ｋmaxが強く相関するケースがある。この場合は、上記の応力拡大係数範囲ΔＫおよび応力範囲Δσを、最大応力拡大係数Ｋmaxおよび最大応力σmaxで置き換えることにより、同様の推定が可能となる。
　本実施例によっても、再現性を有し、精度良くかつ簡便に破面に作用した力学的数値を推定することができる。
　本発明は、構造物の疲労破面の解析システム及び解析方法に適用することができる。
１ａ　等高線が密集した部分
１ｂ　等高線がまばらな部分
２　段差部
３　計測ライン
４，６　段差部分
５　サンプル計測ライン
７　ピークノイズ
８　凹凸波形
９　中間値
１１　レーザ顕微鏡
１２　コンピュータ
１３　データベース
１４　キーボード
１５　マウス
１６　モニタ
１７　プリンタ
４０　疲労破面
４１　観察領域
Ａ　段差個数の合計
Ｄ　平均段差間隔
Ｈ　段差判定基準高低差
Ｌ　計測ラインの合計長さ
α　段差判定基準長さ

Claims (16)

  1. 　構造物の疲労破面の破面凹凸の段差間隔から、破面形成時に作用した力学的数値を推定することを特徴とする破面解析システム。
  2. 　構造物の疲労破面の破面解析システムにおいて、
    　構造物の破断面を計測して、該破断面の階段状形状を成す破面凹凸を含む凹凸波形を取得する破面情報取得手段と、
    　破面形成時に作用した応力拡大係数，き裂進展速度、又は応力に関する力学的数値と破面凹凸の関係式、又は予め対象材から得られた破面凹凸と力学的数値との関係グラフを格納したデータベースと、
    　前記破面情報取得手段で取得した凹凸波形と、前記データベースに格納された関係式または関係グラフに基づいて力学的数値を推定する演算手段とを備え、
    　前記演算手段は、前記破面情報取得手段で取得した凹凸波形の、任意の計測ライン上に存在する破面凹凸の段差位置を特定する段差位置特定手段と、
    　前記計測ライン上に存在する前記段差位置特定手段により特定された段差の個数を集計する段差個数集計手段と、
    　該段差個数集計手段により集計された段差個数に基づいて、前記計測ラインの段差間隔を算出する段差間隔算出手段と、
    　該段差間隔算出手段で算出された段差間隔と、前記データベースに格納された関係式又は関係グラフに基づいて、破面形成時に作用した力学的数値を推定する力学的数値推定手段により構成したことを特徴とする破面解析システム。
  3. 　請求項２に記載の破面解析システムにおいて、
    　前記段差位置特定手段は、取得した凹凸波形の等高線の密集部分を段差と判定することを特徴とする破面解析システム。
  4. 　請求項２に記載の破面解析システムにおいて、
    　前記段差位置特定手段は、前記計測ライン上で所定長さでの破面凹凸の高低差が所定値以上となる場合に段差と判定することを特徴とする破面解析システム。
  5. 　構造物の疲労破面の破面解析方法において、
    　構造物の破断面を計測して、該破断面の階段状形状を成す破面凹凸を含む凹凸波形を取得する破面情報取得ステップと、
    　前記取得した凹凸波形の、任意の計測ライン上に存在する破面凹凸の段差位置を特定する段差位置特定ステップと、
    　前記計測ライン上に存在する、前記特定された段差の個数を集計する段差個数集計ステップと、
    　前記集計された段差個数に基づいて、前記計測ラインの段差間隔を算出する段差間隔算出ステップと、
    　該算出された段差間隔と、破面形成時に作用した応力拡大係数，き裂進展速度、又は応力に関する力学的数値と段差間隔の関係式、又は予め対象材から得られた段差間隔と力学的数値との関係グラフに基づいて、前記算出された段差間隔から力学的数値を推定する力学的数値推定ステップを有することを特徴とする破面解析方法。
  6. 　請求項５に記載の破面解析方法において、
    　前記段差位置特定ステップは、取得した凹凸波形の等高線の密集部分を段差と判定することを特徴とする破面解析方法。
  7. 　請求項５に記載の破面解析方法において、
    　前記段差位置特定ステップは、前記計測ライン上で所定長さでの破面凹凸の高低差が所定値以上となる場合に段差と判定することを特徴とする破面解析方法。
  8. 　請求項２に記載の破面解析システムにおいて、
    　前記演算手段は、取得した凹凸波形に含まれるピークノイズを除外するピークノイズ除去手段を備えたことを特徴とする破面解析システム。
  9. 　請求項８に記載の破面解析システムにおいて、
    　前記ピークノイズ除外手段は、縦Ｖ×横Ｗの範囲の中で、高さがＪ以上の変動幅で往復振動する箇所を検出し、往復振動の発生前後の高さの中間値で置き換えることを特徴とする破面解析システム。
  10. 　請求項８に記載の破面解析システムにおいて、
    　前記ピークノイズ除外手段は、取得した凹凸波形に対して指定されたピークノイズ領域を解析対象から除外することを特徴とする破面解析システム。
  11. 　請求項２に記載の破面解析システムにおいて、
    　前記段差位置特定手段で特定された段差位置に対して、ユーザが手動で、特定箇所の削除や追加を行える機能を有していることを特徴とする破面解析システム。
  12. 　請求項２に記載の破面解析システムにおいて、
    　前記力学的数値推定手段により推定された力学的数値の前記データベースへの格納、該データベースに格納された力学的数値の呼出し及び削除を行う結果編集手段を備えたことを特徴とする破面解析システム。
  13. 　請求項１２に記載の破面解析システムにおいて、
    　前記結果編集手段は、前記段差位置特定手段による段差位置特定結果の画像の記録と呼出しの機能を備えることを特徴とする破面解析システム。
  14. 　構造物の疲労破面における任意の観察領域の破面凹凸の高低差から、破面形成時に作用した力学的数値を推定することを特徴とする破面解析システム。
  15. 　構造物の疲労破面の破面解析システムにおいて、
    　構造物の破断面を計測して、３次元凹凸形状を取得する破面情報取得手段と、
    　予め対象材から得られた破面凹凸と、破面形成時に作用した応力拡大係数又はき裂進展速度に関する力学的数値との関係式又は関係グラフを格納したデータベースと、
    　前記破面情報取得手段で取得した３次元凹凸形状と、前記データベースに格納された関係式または関係グラフに基づいて力学的数値を推定する演算手段とを備え、
    　前記演算手段は、前記破面情報取得手段で取得した３次元凹凸形状の、高さの最大値から最低値を差し引いた値を算出する高低差算出手段と、
    　該高低差算出手段で算出された高低差と、前記データベースに格納された関係式又は関係グラフに基づいて、破面形成時に作用した力学的数値を推定する力学的数値推定手段により構成したことを特徴とする破面解析システム。
  16. 　構造物の疲労破面の破面解析方法において、
    　構造物の破断面を計測して、３次元凹凸形状を取得する破面情報取得ステップと、
    　前記取得した３次元凹凸形状の、高さの最大値から最低値を差し引いた値を算出する高低差算出ステップと、
    　該算出された高低差と、予め対象材から得られた破面凹凸と破面形成時に作用した応力拡大係数又はき裂進展速度に関する力学的数値との関係式または関係グラフに基づいて、破面形成時に作用した力学的数値を推定する力学的数値推定ステップを有することを特徴とする破面解析方法。
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