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JP5507777B2 - Crack growth estimation method and information processing apparatus - Google Patents
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Description

本発明は、亀裂進展推定方法、及び情報処理装置に関し、とくに亀裂の進展を正確かつ簡便に推定するための技術に関する。   The present invention relates to a crack progress estimation method and an information processing apparatus, and particularly to a technique for accurately and simply estimating the progress of a crack.

特許文献1には、クリープ或いは疲労に基づく機器の構造損傷による機器寿命を評価する機器寿命評価方法において、クリープ或いは疲労に基づく機器構造の損傷を微小亀裂の進展とみなすことにより微小亀裂の進展を予測し、機器寿命を評価することが記載されている。   In Patent Document 1, in the device life evaluation method for evaluating the device life due to the structural damage of the device based on creep or fatigue, the progress of the micro crack is considered by regarding the damage of the device structure based on creep or fatigue as the progress of the micro crack. It is described to predict and evaluate the equipment life.

また特許文献2には、溶接部を多数含む鋼構造物の疲労寿命を精度良く推定できるようにすることを目的として、溶接部の応力又はひずみ、及び変位を連続的に測定し、応力又はひずみの振幅の頻度を計算し、応力又はひずみ、及び変位の測定期間を計測し、応力又はひずみと変位との関係における傾きを計算し、傾きの変化量に基づき疲労亀裂発生寿命を判定し、応力又はひずみの振幅の頻度、測定期間及び疲労寿命に関するデータに基づき疲労被害度及び残存疲労寿命を計算し、疲労亀裂発生寿命に基づき残存疲労寿命を修正することが記載されている。   Further, Patent Document 2 discloses that stress or strain and displacement of a welded part are continuously measured for the purpose of accurately estimating the fatigue life of a steel structure including many welded parts. Calculate the frequency of the amplitude of the stress, measure the measurement period of the stress or strain and displacement, calculate the slope in the relationship between the stress or strain and displacement, determine the fatigue crack initiation life based on the amount of change in the slope, Alternatively, it is described that the fatigue damage degree and the remaining fatigue life are calculated based on the data on the frequency of strain amplitude, the measurement period, and the fatigue life, and the remaining fatigue life is corrected based on the fatigue crack initiation life.

特開2010−2261号公報JP 2010-2261 A 特開2003−322593号公報JP 2003-322593 A

火力発電所や原子力発電所の蒸気タービンやボイラ等の高温下で用いられる構造物に生じる亀裂の解析は、亀裂の発生と進展とを別にして行われている。また現場において実機に亀裂の発生が見つかった場合には、直ちに亀裂箇所を削り取る運用がなされていることが多く、亀裂の進展挙動については必ずしも把握されていない。   Analysis of cracks occurring in structures used at high temperatures, such as steam turbines and boilers in thermal power plants and nuclear power plants, is performed separately from the generation and progress of cracks. In addition, when cracks are found in the actual machine at the site, the cracks are often scraped immediately, and the crack propagation behavior is not necessarily grasped.

また亀裂の進展の推定を正確に行うおうとすれば、有限要素法(FEM)による数値解析を実施する必要があるが、推定によって進展する亀裂の深さごとにメッシュ(FEMモデル)を切り直す必要があるため多大な労力を要し、また高性能の情報処理装置を用いる必要があり不経済であった。   In addition, if it is going to accurately estimate the growth of cracks, it is necessary to perform numerical analysis by the finite element method (FEM), but it is necessary to recut the mesh (FEM model) for each crack depth that progresses by estimation. Therefore, a great deal of labor is required, and it is necessary to use a high-performance information processing apparatus, which is uneconomical.

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、亀裂の進展を正確かつ簡便に推定することが可能な亀裂進展推定方法、及び情報処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and an object thereof is to provide a crack progress estimation method and an information processing apparatus capable of accurately and easily estimating the progress of a crack.

上記の課題を解決するための本発明の一つは、部材に生じる亀裂の進展を推定する方法であって、情報処理装置が、亀裂の進展を推定しようとする部材の所定部位について、応力範囲ごとに複数の応力−ひずみ特性を記憶し、記憶している前記複数の応力−ひずみ特性のうち次の関係を満たすものを選出し、
1/N=1/Npp+1/Ncp
Δεcp=A2・Ncp −α2
Δεpp=A1・Npp −α1
(但し、Nfは前記部位における既知の亀裂発生回数、Ncpはひずみ範囲分割法におけるcp型(引張クリープひずみ+圧縮塑性ひずみ)の亀裂発生回数、Nppはひずみ範囲分割法におけるpp型(引張塑性ひずみ+圧縮塑性ひずみ)の亀裂発生回数、Δεcpはひずみ範囲分割法におけるcp型のひずみ範囲、Δεppはひずみ範囲分割法におけるpp型のひずみ範囲、A1,A2,α1,α2はいずれも実験的に求められる定数)
選出した応力−ひずみ特性に基づき、前記部位に亀裂が生じていない場合における当該部位の応力分布Δσ(0)を求め、前記Δσ(0)に基づき数値解析を実施して、前記部位に亀裂が生じていない場合における前記部位の深さ方向の応力分布Δσ(a)を求め、
求めた前記応力分布Δσ(a)と次の関係(パリス則)
da/dN=C・(ΔK)
ΔK=Δσ(a)・(π・a)1/2
(但し、aは亀裂深さ、Nは繰り返し応力の発生回数、C,mは前記部材に応じて定まる定数、ΔKは応力拡大係数範囲)
とに基づき、前記部位における亀裂の進展を推定するものである。
One aspect of the present invention for solving the above-described problem is a method for estimating the progress of a crack generated in a member, in which the information processing apparatus applies a stress range to a predetermined portion of the member for which the progress of the crack is to be estimated. Each of which stores a plurality of stress-strain characteristics, and selects one of the plurality of stored stress-strain characteristics that satisfies the following relationship:
1 / N f = 1 / N pp + 1 / N cp
Δε cp = A2 · N cp −α2
Δε pp = A1 · N pp -α1
(Where Nf is the number of known crack occurrences in the region, N cp is the number of crack occurrences of the cp type (tensile creep strain + compression plastic strain) in the strain range division method, and N pp is the pp type (tensile in the strain range division method). The number of crack occurrences (plastic strain + compression plastic strain), Δε cp is the cp-type strain range in the strain range division method, Δε pp is the pp-type strain range in the strain range division method, and A1, A2, α1, α2 are all Experimentally determined constant)
Based on the selected stress-strain characteristics, a stress distribution Δσ (0) of the part when the part is not cracked is obtained, and a numerical analysis is performed based on the Δσ (0). Obtain the stress distribution Δσ (a) in the depth direction of the part when it does not occur,
The obtained stress distribution Δσ (a) and the following relationship (Paris law)
da / dN = C · (ΔK) m
ΔK = Δσ (a) · (π · a) 1/2
(Where a is the crack depth, N is the number of occurrences of repeated stress, C and m are constants determined according to the member, and ΔK is the stress intensity factor range)
Based on the above, the progress of cracks in the part is estimated.

本発明によれば、亀裂の進展を推定しようとする部位に亀裂が生じていない場合における当該部位の応力分布Δσ(0)についてのみ、数値解析を実施し、その後の亀裂の進展についてはパリス則を用いて推定するので、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置100を用いて正確かつ簡便に亀裂の進展を推定することができる。   According to the present invention, the numerical analysis is performed only for the stress distribution Δσ (0) of the part in the case where no crack has occurred in the part where the crack growth is to be estimated, and the Paris law is used for the subsequent crack development. Therefore, the progress of the crack can be estimated accurately and simply using the information processing apparatus 100 such as a personal computer.

本発明の他の一つでは、上記亀裂進展推定方法であって、前記情報処理装置が、前記亀裂の進展の推定に際し、進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度を算出し、算出した前記クリープ寄与度に応じて前記パラメータC,mを決定し、決定したパラメータC,mを用いて当該深さにおける亀裂の進展を推定することとする。   In another aspect of the present invention, there is provided the crack propagation estimation method, wherein the information processing apparatus calculates a creep contribution in a depth of a crack that progresses when estimating the progress of the crack, and calculates the calculated creep. The parameters C and m are determined according to the degree of contribution, and the crack progress at the depth is estimated using the determined parameters C and m.

本発明によれば、進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度に応じて適切にパラメータC,mを選択してパリス則に基づき亀裂の進展を推定するので、亀裂の進展の推定精度を高めることができる。   According to the present invention, since the crack progress is estimated based on the Paris law by appropriately selecting the parameters C and m in accordance with the creep contribution in the depth of the progressing crack, it is possible to improve the estimation accuracy of the crack progress. Can do.

尚、前記情報処理装置は、例えば、前記部材の進展する亀裂の深さにおける応力の時系列変化、前記クリープ破断特性、及び前記部位に亀裂が発生するまでの繰り返し応力の発生回数の実測値を記憶し、これらに基づき前記進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度を算出する。   Note that the information processing apparatus, for example, obtains an actual measurement value of the time series change of the stress at the depth of the crack in which the member propagates, the creep rupture characteristics, and the number of times the repeated stress is generated until the crack is generated. Based on these, the creep contribution in the depth of the crack that develops is calculated.

また前記情報処理装置は、例えば、パリス則定数と保持時間との関係を記憶し、前記関係のうち、そのクリープ寄与度が、算出した前記進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度に一致するものを特定し、特定した関係に基づき前記パラメータC,mを決定し、決定したパラメータC,mを用いて当該深さにおける亀裂の進展を推定する。   In addition, the information processing apparatus stores, for example, a relationship between a Paris law constant and a holding time, and the creep contribution degree of the relation coincides with the calculated creep contribution degree in the progressing crack depth. And the parameters C and m are determined based on the specified relationship, and the crack propagation at the depth is estimated using the determined parameters C and m.

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。   In addition, the subject which this application discloses, and its solution method are clarified by the column of the form for inventing, and drawing.

本発明によれば、亀裂の進展を正確かつ簡便に推定することができる。   According to the present invention, the progress of a crack can be estimated accurately and simply.

情報処理装置100の主なハードウエア構成を示す図である。2 is a diagram illustrating a main hardware configuration of an information processing apparatus 100. FIG. 情報処理装置100の主な機能を示す図である。2 is a diagram illustrating main functions of the information processing apparatus 100. FIG. 亀裂進展推定処理S300を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining crack progress estimation processing S300. 応力−ひずみ特性の一例である。It is an example of a stress-strain characteristic. 対象部位における深さ方向の応力分布Δσ(a)の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of stress distribution (DELTA) (sigma) (a) of the depth direction in an object site | part. 進展する亀裂の深さにおける応力の時系列変化600の一例である。It is an example of the time-sequential change 600 of the stress in the depth of the crack which progresses. クリープ破断特性700の一例である。It is an example of the creep rupture characteristic 700. パリス則定数と保持時間の関係800の一例である。It is an example of the relationship 800 of a Paris law constant and retention time. 進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度に応じてパリス則のパラメータC,mを選択した例を示す図である。It is a figure which shows the example which selected the parameters C and m of the Paris rule according to the creep contribution in the depth of the crack to advance. 亀裂の進展の推定結果の一例である。It is an example of the estimation result of the progress of a crack. 亀裂の進展の推定結果の一例である。It is an example of the estimation result of the progress of a crack. 亀裂の進展の推定結果の一例である。It is an example of the estimation result of the progress of a crack.

以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

図1は一実施形態として説明する亀裂進展解析システムの実現に用いる情報処理装置100の主なハードウエア構成である。本実施形態の亀裂進展解析システムは、例えば、火力発電所や原子力発電所の蒸気タービンやボイラ等の高温下で用いられる構造物や各種機器等の部材に生じる高温亀裂や疲労亀裂の解析や診断に用いられる。   FIG. 1 shows a main hardware configuration of an information processing apparatus 100 used for realizing a crack growth analysis system described as an embodiment. The crack growth analysis system according to the present embodiment analyzes and diagnoses high-temperature cracks and fatigue cracks generated in members such as structures and various devices used at high temperatures such as steam turbines and boilers of thermal power plants and nuclear power plants. Used for.

同図に示すように、情報処理装置は、中央処理装置101(CPU,MPU等)、主記憶装置102(ROM、RAM、NVRAM等)、補助記憶装置103(ハードディスクドライブ、光磁気ディスクドライブ、SSD(Solid State Drive等)、入力装置104(キーボード、マウス、タッチパネル等)、出力装置105(液晶モニタ、有機ELパネル等)、及び通信装置106(NIC等)を備える。   As shown in the figure, the information processing apparatus includes a central processing unit 101 (CPU, MPU, etc.), a main storage device 102 (ROM, RAM, NVRAM, etc.), and an auxiliary storage device 103 (hard disk drive, magneto-optical disk drive, SSD). (Solid State Drive, etc.), an input device 104 (keyboard, mouse, touch panel, etc.), an output device 105 (liquid crystal monitor, organic EL panel, etc.), and a communication device 106 (NIC, etc.).

図2に情報処理装置100が提供する主な機能を示している。同図に示すように、情報処理装置100は、応力−ひずみ特性記憶部201、亀裂発生回数記憶部202、応力−ひずみ特性選出部203、応力分布Δσ(0)算出部204、応力分布Δσ(a)算出部205、亀裂進展推定処理部206、クリープ寄与度算出部207、パリス則パラメータ決定部208、クリープ破断特性記憶部209、及びパリス則定数−保持時間記憶部210の各機能を提供する。   FIG. 2 shows main functions provided by the information processing apparatus 100. As shown in the figure, the information processing apparatus 100 includes a stress-strain characteristic storage unit 201, a crack occurrence number storage unit 202, a stress-strain characteristic selection unit 203, a stress distribution Δσ (0) calculation unit 204, a stress distribution Δσ ( a) The functions of the calculation unit 205, the crack propagation estimation processing unit 206, the creep contribution calculation unit 207, the Paris law parameter determination unit 208, the creep rupture property storage unit 209, and the Paris law constant-retention time storage unit 210 are provided. .

尚、これらの機能は、中央処理装置101が主記憶装置102や補助記憶装置に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、もしくは、情報処理装置100のハードウエアが備える機能によって実現される。   These functions are realized by the central processing unit 101 reading and executing a program stored in the main storage device 102 or the auxiliary storage device, or by functions provided in the hardware of the information processing device 100. .

同図に示す機能のうち、応力−ひずみ特性記憶部201は、亀裂の進展を推定しようとする部材の一つ以上の部位(例えば、上記構造物の表面の所定位置)について、応力範囲ごとの複数の応力−ひずみ特性を記憶する。   Among the functions shown in the figure, the stress-strain characteristic storage unit 201 is configured for each stress range with respect to one or more parts (for example, a predetermined position on the surface of the structure) of the member for which the progress of the crack is estimated. Multiple stress-strain characteristics are stored.

亀裂発生回数記憶部202は、入力装置104などを介して取得した、亀裂の進展を推定しようとする部材(以下、対象部材と称する。)の一つ以上の部位(例えば、構造物の表面部位)の夫々における亀裂発生回数を記憶する。   The crack occurrence number storage unit 202 is one or more parts (for example, a surface part of a structure) of a member (hereinafter, referred to as a target member) that is acquired via the input device 104 or the like and that is to be estimated. ) Is stored.

応力−ひずみ特性選出部203は、対象部材の亀裂の進展を推定しようとする所定の部位(以下、対象部位と称する。)について、応力−ひずみ特性記憶部201が記憶している応力範囲ごとの複数の応力−ひずみ特性のうち、次の関係を満たすものを選出する。
1/N=1/Npp+1/Ncp ・・・ 式1
Δεcp=A2・Ncp −α2 ・・・ 式2
Δεpp=A1・Npp −α1 ・・・ 式3
The stress-strain characteristic selection unit 203 performs, for each stress range stored in the stress-strain characteristic storage unit 201, for a predetermined part (hereinafter referred to as a target part) for which the progress of the crack of the target member is to be estimated. Among the plurality of stress-strain characteristics, one that satisfies the following relationship is selected.
1 / N f = 1 / N pp + 1 / N cp Formula 1
Δε cp = A2 · N cp −α2 Formula 2
Δε pp = A1 · N pp −α1 Equation 3

但しNfは対象部位における亀裂発生回数、Ncpはひずみ範囲分割法におけるcp型(引張クリープひずみ+圧縮塑性ひずみ)の亀裂発生回数、Nppはひずみ範囲分割法におけるpp型(引張塑性ひずみ+圧縮塑性ひずみ)の亀裂発生回数、Δεcpはひずみ範囲分割法におけるcp型のひずみ範囲、Δεppはひずみ範囲分割法におけるpp型のひずみ範囲、A1,A2,α1,α2はいずれも実験によって求められる定数(例えば、参考文献1「”超高圧高温プラントにおけるタービン止め弁/制御弁の損傷解析および材料評価”,火力原子力発電,Vol.35,No.11,Nov.1984,中代雅士ら,第48頁」を参照。)である。Nf is the number of cracks generated in the target region, N cp is the number of cracks of cp type (tensile creep strain + compression plastic strain) in the strain range division method, and N pp is the pp type (tensile plastic strain + compression in the strain range division method). The number of cracks of plastic strain), Δε cp is the cp-type strain range in the strain range division method, Δε pp is the pp-type strain range in the strain range division method, and A1, A2, α1, α2 are all determined by experiments. Constants (for example, Reference 1 “Damage Analysis and Material Evaluation of Turbine Stop Valves / Control Valves in Ultra High Pressure and High Temperature Plants”, Thermal Nuclear Power Generation, Vol. 35, No. 11, Nov. 1984, Masahiro Nakashiro et al. See page 48.).

応力分布Δσ(0)算出部204は、応力−ひずみ特性選出部203によって選出された応力−ひずみ特性に基づき、対象部位に亀裂が生じていない場合における、対象部位における応力分布Δσ(0)を求める。   The stress distribution Δσ (0) calculation unit 204 calculates the stress distribution Δσ (0) in the target part when no crack is generated in the target part based on the stress-strain characteristic selected by the stress-strain characteristic selection unit 203. Ask.

応力分布Δσ(a)算出部205は、応力分布Δσ(0)算出部204によって求められたΔσ(0)を用いて数値解析(例えば有限要素法による解析(FEM))を実施し、対象部位に亀裂が生じていない場合における、対象部位における深さ方向の応力分布Δσ(a)を求める。   The stress distribution Δσ (a) calculation unit 205 performs numerical analysis (for example, analysis by the finite element method (FEM)) using Δσ (0) obtained by the stress distribution Δσ (0) calculation unit 204, The stress distribution Δσ (a) in the depth direction at the target site is obtained when no cracks are generated.

また応力分布Δσ(a)算出部205は、上記数値解析において、後述する進展する亀裂の深さごとの応力の時系列変化600(図6)を求める。   In addition, the stress distribution Δσ (a) calculation unit 205 obtains a time-series change 600 (FIG. 6) of stress for each depth of a crack that will be described later in the numerical analysis.

亀裂進展推定処理部206は、応力分布Δσ(a)算出部205によって求められた応力分布Δσ(a)と次のパリス則とに基づき、対象部位における亀裂の進展を推定する。
da/dN=C・(ΔK) ・・・ 式4
ΔK=Δσ(a)・(π・a)1/2 ・・・ 式5
Based on the stress distribution Δσ (a) obtained by the stress distribution Δσ (a) calculation unit 205 and the following Paris rule, the crack propagation estimation processing unit 206 estimates the crack progress in the target portion.
da / dN = C · (ΔK) m Expression 4
ΔK = Δσ (a) · (π · a) 1/2 Formula 5

尚、aは亀裂深さ、Nは繰り返し応力の発生回数、C,mは対象部材に応じて定まる定数、ΔKは応力拡大係数範囲である。   Here, a is the crack depth, N is the number of occurrences of repeated stress, C and m are constants determined according to the target member, and ΔK is the stress intensity factor range.

クリープ寄与度算出部207は、亀裂進展推定処理部206による上記推定に際し、進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度を求める。   The creep contribution calculation unit 207 obtains the creep contribution in the depth of the crack that progresses in the estimation by the crack propagation estimation processing unit 206.

パリス則パラメータ決定部208は、クリープ寄与度算出部207によって求められたクリープ寄与度に応じて、亀裂進展推定処理部206が、進展する亀裂の深さにおいて亀裂の進展を推定する際に用いるパリス則のパラメータC,mを決定する。   The Paris law parameter determining unit 208 uses the Paris used when the crack progress estimation processing unit 206 estimates the progress of the crack at the depth of the crack that progresses according to the creep contribution obtained by the creep contribution calculating unit 207. The rule parameters C and m are determined.

クリープ破断特性記憶部209は、後述する対象部材のクリープ破断特性700(例えば対象部材と同じ素材について実験により求めたクリープ破断特性)を記憶する(図6)。   The creep rupture characteristic storage unit 209 stores a creep rupture characteristic 700 (for example, a creep rupture characteristic obtained by an experiment for the same material as the target member) described later (FIG. 6).

パリス則定数−保持時間記憶部210は、後述するパリス則定数C,mと保持時間の関係800(図8)を記憶する。   The Paris law constant-holding time storage unit 210 stores a relation 800 (FIG. 8) between a Paris law constant C, m, which will be described later, and a holding time.

図3はユーザが亀裂進展解析システムを利用して亀裂の進展の推定を行う際に情報処理装置100が行う処理(以下、亀裂進展推定処理S300と称する。)を説明するフローチャートである。以下、同図とともに亀裂進展推定処理S300について説明する。   FIG. 3 is a flowchart for explaining a process (hereinafter referred to as a crack progress estimation process S300) performed by the information processing apparatus 100 when the user estimates crack progress using the crack progress analysis system. Hereinafter, the crack growth estimation process S300 will be described with reference to FIG.

まず情報処理装置100は、ユーザから入力装置104を介して対象部材及び対象部位の指定を受け付ける(S311)。   First, the information processing apparatus 100 accepts designation of a target member and a target part from the user via the input device 104 (S311).

次に情報処理装置100は、受け付けた対象部位について記憶している、亀裂発生回数Nf、及び応力範囲ごとの複数の応力−ひずみ特性を取得する(S312,S313)。   Next, the information processing apparatus 100 acquires the number of crack occurrences Nf and a plurality of stress-strain characteristics for each stress range stored for the received target part (S312 and S313).

図4に応力−ひずみ特性の一例を示す(参考文献1より抜粋)。応力−ひずみ特性記憶部201は同図に示すような応力−ひずみ特性を応力範囲ごとに複数記憶している。   FIG. 4 shows an example of stress-strain characteristics (extracted from Reference 1). The stress-strain characteristic storage unit 201 stores a plurality of stress-strain characteristics as shown in the figure for each stress range.

続いて情報処理装置100は、取得した応力範囲ごとの複数の応力−ひずみ特性の中から、前述した式1〜式3の関係を満たすものを選出する(S314)。   Subsequently, the information processing apparatus 100 selects a plurality of stress-strain characteristics for each stress range that satisfy the above-described relations of Expressions 1 to 3 (S314).

次に情報処理装置100は、選出した応力−ひずみ特性に基づき、対象部位に亀裂が生じていない場合における、対象部位における応力分布Δσ(0)を求める(S315)。   Next, the information processing apparatus 100 obtains the stress distribution Δσ (0) in the target part when there is no crack in the target part based on the selected stress-strain characteristics (S315).

次に情報処理装置100は、求めたΔσ(0)に基づき、数値解析(例えば有限要素法による解析)を実施し、対象部位に亀裂が生じていない場合における、対象部位における深さ方向の応力分布Δσ(a)を求める(S316)。   Next, the information processing apparatus 100 performs numerical analysis (for example, analysis by a finite element method) based on the obtained Δσ (0), and stress in the depth direction in the target part when no crack is generated in the target part. A distribution Δσ (a) is obtained (S316).

図5に具体例を示す。この例では、上記数値解析によって求められる、対象部位における亀裂深さ方向の直線上の応力分布に基づき、Δσ(a)を求めている。即ちこの例では、上記数値解析において圧縮が最大となる時刻(t)における応力分布Δσ(a)の絶対値と、上記数値解析において引っ張りが最大となる時刻(t)における応力分布Δσ(a)の絶対値との和を、対象部位に亀裂が生じていない場合における対象部位の応力分布Δσ(a)として求めている。A specific example is shown in FIG. In this example, Δσ (a) is obtained based on the stress distribution on the straight line in the crack depth direction at the target site, which is obtained by the numerical analysis. That is, in this example, the absolute value of the stress distribution Δσ A (a) at the time (t A ) at which the compression is maximum in the numerical analysis and the stress distribution Δσ at the time (t B ) at which the tension is maximum in the numerical analysis. The sum of B (a) and the absolute value is obtained as the stress distribution Δσ (a) of the target part when no crack occurs in the target part.

図3に戻り、続いて情報処理装置100は、求めた応力分布Δσ(a)と前述したパリス則(式3,4)とに基づき、対象部位における亀裂の進展(繰り返し応力の発生回数Nと亀裂の深さとの関係)を推定する(S317〜S319)。   Returning to FIG. 3, subsequently, the information processing apparatus 100 determines the progress of cracks (the number N of repeated stress occurrences) in the target region based on the obtained stress distribution Δσ (a) and the above-described Paris rule (Equations 3 and 4). (Relationship with crack depth) is estimated (S317 to S319).

尚、一般に対象部材の形状、素材の性質、対象部材が置かれた環境(温度、圧力等)は、進展する亀裂の深さに応じて変化するため、上記推定に際しては、繰り返し応力が作用することによって進展する亀裂の深さに応じてクリープ寄与度が変化することを考慮する。具体的には、情報処理装置100は、進展する亀裂の深さごとに亀裂の進展を推定する際、その亀裂の深さにおけるクリープ寄与度を求め、求めたクリープ寄与度に応じてパリス則のパラメータC,mを選択(決定)する。   In general, the shape of the target member, the nature of the material, and the environment (temperature, pressure, etc.) in which the target member is placed vary depending on the depth of the crack that develops. It is considered that the creep contribution varies depending on the depth of the crack that develops. Specifically, when the information processing apparatus 100 estimates the progress of a crack for each depth of a crack that develops, the information processing apparatus 100 obtains a creep contribution at the depth of the crack, and according to the obtained creep contribution, Select (determine) parameters C and m.

ここで進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度は、例えば、図6に例示するような、進展する亀裂の深さにおける応力の時系列変化600、及び図7に例示するクリープ破断特性700(同図は参考文献2「NIMS/CDS/No.31B/1994のp.10」より抜粋)を、次式に適用することにより求める。

Figure 0005507777
但しtは時刻、Nrは対象部位に亀裂が発生するまでに作用した繰り返し応力の発生回数、t(Δσ(t))は応力Δσ(t)を作用させた場合における破断時間である。The creep contribution in the depth of the crack that propagates here is, for example, the time series change 600 of the stress in the depth of the crack that progresses as illustrated in FIG. The figure is obtained by applying Reference 2 “NIMS / CDS / No.31B / 1994 p.10” to the following equation.
Figure 0005507777
Where t is time, Nr is the number of occurrences of the repeated stress acting on until a crack is generated in the target site, t r (Δσ (t) ) is the rupture time when an acting stress .DELTA..sigma (t).

例えば、図6の時系列変化600において、Δσ(t)=180MPa、Δσ (t)=20MPa、Δσ (t)=140MPa、時刻t’−時刻t’=3時間、時刻t’−時刻t=150時間、時刻t−時刻t=3時間であったとする。For example, in the time series change 600 of FIG. 6, Δσ (t B ) = 180 MPa, Δσ (t C ) = 20 MPa, Δσ (t D ) = 140 MPa, time t A ′ −time t B ′ = 3 hours, time t Assume that B′−time t C = 150 hours and time t C −time t E = 3 hours.

この場合は図7から、時刻tにおける180MPaに対応する破断時間(time to rupture)が2000時間、時刻tにおける180MPaに対応する破断時間が1.0E+07(指数表記)2000時間、時刻tにおける140MPaに対応する破断時間は50000時間と取得できるので、例えば、Nrが617回であるとすれば、式6から進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度は、

Figure 0005507777
と求められる。This case 7, rupture time corresponding to 180MPa at time t B (time-to rupture) is 2000 hours, break time corresponding to 180MPa at time t B is 1.0E + 07 (exponential notation) 2000 hours, the time t D Since the fracture time corresponding to 140 MPa at 50,000 hours can be obtained as 50,000 hours, for example, if Nr is 617 times, the creep contribution in the depth of the crack progressing from Equation 6 is
Figure 0005507777
Is required.

情報処理装置100は、このようにして求めた進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度に応じて、亀裂の進展を推定する際に用いるパリス則のパラメータC,mを決定する。   The information processing apparatus 100 determines the parameters C and m of the Paris rule used when estimating the progress of the crack, according to the creep contribution degree in the depth of the crack that has been thus obtained.

図8は、情報処理装置100が記憶している、パリス則定数と保持時間の関係800の一例である。同図は10000分保持のデータを除いて、試験片(Cr−Mo−V鋳鋼)について、所定の環境下(温度:550℃、応力:±220MPa)で実測されたものである。尚、10000分保持のデータは1分〜1000分保持のグラフに基づいて推定したものである。   FIG. 8 is an example of the relationship 800 between the Paris law constant and the retention time stored in the information processing apparatus 100. The figure is measured for a test piece (Cr—Mo—V cast steel) under a predetermined environment (temperature: 550 ° C., stress: ± 220 MPa), excluding data held for 10,000 minutes. Note that the data held for 10,000 minutes is estimated based on the graph for holding for 1 minute to 1000 minutes.

ここで同図に示す各データ(各直線)の夫々のクリープ寄与度は例えば次のようにして求めることができる。例えば、温度が550℃、応力が140MPa、保持時間が167時間の条件下で、試験片が破断に至るまでの繰り返し応力の発生回数が50回であったとすると、図6のクリープ破断特性700から、クリープのみの場合の破断時間は50000時間と取得できるので、10000分保持のデータのクリープ寄与度は、
クリープ寄与度(10000分保持)=50×(167/50000)=17%
となる。
Here, the respective creep contributions of each data (each straight line) shown in the figure can be obtained as follows, for example. For example, assuming that the number of occurrences of repeated stress until the test piece breaks is 50 under the conditions of a temperature of 550 ° C., a stress of 140 MPa, and a holding time of 167 hours, the creep rupture characteristic 700 in FIG. Since the rupture time in the case of only creep can be obtained as 50,000 hours, the creep contribution degree of the data held for 10,000 minutes is
Creep contribution (holding for 10,000 minutes) = 50 × (167/50000) = 17%
It becomes.

また例えば、温度が550℃、応力が140MPa、保持時間が16.7時間の条件下で、試験片が破断に至るまでの繰り返し応力の発生回数が110回であったとすると、1000分保持のデータのクリープ寄与度は、
クリープ寄与度(1000分保持)=110×(16.7/50000)=3.7%
となる。
Further, for example, assuming that the number of occurrences of repeated stress until the test piece reaches breakage is 110 times under the conditions of a temperature of 550 ° C., a stress of 140 MPa, and a holding time of 16.7 hours, data for holding 1000 minutes The creep contribution of
Creep contribution (holding 1000 minutes) = 110 × (16.7 / 50000) = 3.7%
It becomes.

また例えば、温度が550℃、応力が140MPa、保持時間が1.67時間の条件下で、試験片が破断に至るまでの繰り返し応力の発生回数が422回であったとすると、100分保持のデータのクリープ寄与度は、
クリープ寄与度(100分保持)=110×(1.67/50000)=1.4%
となる。
Further, for example, assuming that the number of occurrences of repeated stress until the test piece breaks is 422 under the conditions of a temperature of 550 ° C., a stress of 140 MPa, and a holding time of 1.67 hours, data of holding for 100 minutes The creep contribution of
Creep contribution (retained for 100 minutes) = 110 × (1.67 / 50000) = 1.4%
It becomes.

また例えば、温度が550℃、応力が140MPa、保持時間が0.167時間の条件下で、試験片が破断に至るまでの繰り返し応力の発生回数が1025回であったとすると、10分保持のデータのクリープ寄与度は、
クリープ寄与度(10分保持)=1025×(0.167/50000)=0.34%
となる。
For example, assuming that the number of occurrences of repeated stress until the test piece breaks is 1025 times under the conditions of a temperature of 550 ° C., a stress of 140 MPa, and a holding time of 0.167 hours, data of 10 minutes holding The creep contribution of
Creep contribution (10 minutes hold) = 1025 x (0.167 / 50000) = 0.34%
It becomes.

さらに温度が550℃、応力が140MPa、保持時間が0.0167時間の条件下で、試験片が破断に至るまでの繰り返し応力の発生回数が2300回であったとすると、1分保持のデータのクリープ寄与度は、
クリープ寄与度(1分保持)=2300×(0.0167/50000)=0.34%
となる。
Further, assuming that the number of occurrences of repeated stress until the test piece is ruptured is 2300 times under the conditions of a temperature of 550 ° C., a stress of 140 MPa, and a holding time of 0.0167 hours, the creep of the 1-minute holding data The contribution is
Creep contribution (1 minute hold) = 2300 × (0.0167 / 50000) = 0.34%
It becomes.

情報処理装置100は、このようにして求めた図8に示す各グラフの夫々のクリープ寄与度と、式6から求めたクリープ寄与度とを対照し、また必要な場合はさらに対数補間を行って、図8に示す各データのうち、式6から求めたクリープ寄与度と値が対応するデータを特定し、特定したデータに基づいて決定したパラメータC,mを、進展する亀裂の深さにおいて亀裂の進展を推定する際に用いるパリス則のパラメータとして用いる。   The information processing apparatus 100 compares the respective creep contributions of the respective graphs shown in FIG. 8 obtained as described above with the creep contribution obtained from the equation 6, and further performs logarithmic interpolation when necessary. 8, the data corresponding to the creep contribution degree and the value obtained from Equation 6 are identified, and the parameters C and m determined based on the identified data are determined at the depth of the crack to be propagated. It is used as a parameter of the Paris rule used when estimating the progress of the.

図9に進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度に応じてパリス則のパラメータC,mを決定した例を示す。この例では、亀裂の深さが1mm以上3mm未満のときは10000分保持のデータに基づくパリス則のパラメータC,mを、3mm以上5mm未満のときは1000分保持のデータに基づくパリス則のパラメータC,mを、5mm以上20mm未満のときは100分保持のデータに基づくパリス則のパラメータC,mを、夫々進展する亀裂の深さにおいて亀裂の進展を推定する際に用いるパリス則のパラメータとして用いている。   FIG. 9 shows an example in which the parameters C and m of the Paris rule are determined in accordance with the degree of creep contribution in the depth of the crack that develops. In this example, when the depth of the crack is 1 mm or more and less than 3 mm, the parameter C, m of the Paris rule based on the data held for 10,000 minutes, and when the depth of the crack is 3 mm or more and less than 5 mm, the parameter of the Paris law based on the data held for 1000 minutes. When C and m are 5 mm or more and less than 20 mm, the parameters C and m of the Paris law based on the data held for 100 minutes are used as the parameters of the Paris law used when estimating the progress of the crack at the depth of the crack that progresses, respectively. Used.

図3に戻り、情報処理装置100は、亀裂の進展の推定が終了すると(S319:YES)、その結果を出力装置105に出力する(S320)。尚、情報処理装置100は、例えば、繰り返し応力の発生回数Nが所定数を超えたことをもって亀裂の進展の推定を終了する。   Returning to FIG. 3, the information processing apparatus 100 outputs the result to the output device 105 (S <b> 320) when the estimation of the crack progress is completed (S <b> 319: YES). In addition, the information processing apparatus 100 ends the estimation of the progress of a crack when, for example, the number N of occurrences of repeated stress exceeds a predetermined number.

図10乃至図12に情報処理装置100が出力する亀裂の進展の推定結果の一例を示す。   FIG. 10 to FIG. 12 show an example of the estimation result of the crack progress output from the information processing apparatus 100.

図10は10000分保持のデータに基づくパリス則のパラメータC,mを用い、亀裂の深さが1mm以上3mm以下の間(3mmを超える範囲では精度は保証されない)の亀裂の進展を推定した結果である。同図から、例えば、繰り返し応力が50回発生したところで亀裂の深さが3mm(3.0E−03m)に達することがわかる。   FIG. 10 is a result of estimating the progress of a crack when the depth of the crack is 1 mm or more and 3 mm or less (accuracy is not guaranteed in the range exceeding 3 mm) using the parameters C and m of the Paris rule based on the data held for 10,000 minutes. It is. From the figure, it can be seen that, for example, when the repeated stress is generated 50 times, the depth of the crack reaches 3 mm (3.0E-03 m).

図11は1000分保持のデータに基づくパリス則のパラメータC,mを用い、亀裂の深さが3mm以上5mm以下の間(3mm未満の範囲及び5mmを超える範囲では精度は保証されない)の亀裂の進展を推定した結果である。同図から、例えば、亀裂の深さが3mmを超えてから繰り返し応力が19回発生したところで亀裂の深さが5mm(5.0E−03m)に達することがわかる。   FIG. 11 uses parameters C and m of the Paris rule based on the data held for 1000 minutes, and the crack depth between 3 mm and 5 mm (accuracy is not guaranteed in the range of less than 3 mm and in the range of more than 5 mm). It is the result of estimating the progress. From the figure, it can be seen that, for example, the crack depth reaches 5 mm (5.0E-03 m) when the stress is generated 19 times after the crack depth exceeds 3 mm.

図12は100分保持のデータに基づくパリス則のパラメータC,mを用い、亀裂の深さが5mm以上20mm以下の間(5mm未満の範囲及び20mmを超える範囲では精度は保証されない)の亀裂の進展を推定した結果である。同図から、例えば、亀裂の深さが5mmを超えてから繰り返し応力が500回発生したところで亀裂の深さが20.9mm(20.9E−03m)に達することがわかる。また同図から、亀裂の深さが30.0mm(30.0E−03m)程度のところで亀裂の進展が停止することが推定できる。   FIG. 12 uses the parameters C and m of the Paris rule based on the data held for 100 minutes, and the crack depth is between 5 mm and 20 mm (accuracy is not guaranteed in the range of less than 5 mm and in the range of more than 20 mm). It is the result of estimating the progress. From the figure, for example, it can be seen that the crack depth reaches 20.9 mm (20.9E-03 m) when the stress is generated 500 times after the crack depth exceeds 5 mm. Further, from the figure, it can be estimated that the progress of the crack stops when the depth of the crack is about 30.0 mm (30.0E-03 m).

以上に説明したように、本実施形態の亀裂進展解析システムにあっては、亀裂の進展を推定しようとする部位に亀裂が生じていない場合における当該部位の応力分布Δσ(0)についてのみ数値解析を実施し、その後の亀裂の進展はパリス則を用いて推定するようにしているので、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置100を用いて亀裂の進展を正確かつ簡便に推定することができる。   As described above, in the crack growth analysis system according to the present embodiment, only the stress distribution Δσ (0) of the part in the case where no crack has occurred in the part where crack propagation is to be estimated is numerically analyzed. Since the subsequent crack progress is estimated using the Paris rule, the progress of the crack can be accurately and easily estimated using the information processing apparatus 100 such as a personal computer.

また火力発電所や原子力発電所の蒸気タービンやボイラ等の高温下で用いられる構造物の亀裂の保守に際しては、亀裂が発生すると直ちにこれを補修する運用が行われていることが多いが、本実施形態の亀裂進展解析システムによれば、亀裂が発生した場合にその後の亀裂の進展を容易に推定することができる。このため、亀裂が発生した際にその亀裂についての対応(早急な補修が必要であるか等)を決定することができ、構造物の亀裂のメンテナンスを効率よく行うことができる。   In addition, when maintaining cracks in structures used at high temperatures such as steam turbines and boilers in thermal power plants and nuclear power plants, operations are often carried out to repair these cracks as soon as they occur. According to the crack growth analysis system of the embodiment, when a crack occurs, the subsequent crack growth can be easily estimated. For this reason, when a crack occurs, it is possible to determine a response to the crack (whether quick repair is necessary, etc.), and to efficiently maintain the crack of the structure.

また本実施形態の亀裂進展解析システムにあっては、亀裂の進展の推定に際し、進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度に応じてパラメータC,mを決定し、決定したパラメータを適用したパリス則に基づき亀裂の進展を推定するので、亀裂の進展の推定精度を高めることができる。   In the crack growth analysis system of the present embodiment, when estimating the progress of the crack, the parameters C and m are determined according to the degree of creep contribution in the depth of the crack that propagates, and the Paris law is applied to the determined parameter. Therefore, it is possible to improve the estimation accuracy of the crack progress.

以上に説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。   Embodiment described above is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes the equivalents thereof.

100 情報処理装置
201 応力−ひずみ特性記憶部
202 亀裂発生回数記憶部
203 応力−ひずみ特性選出部
204 応力分布Δσ(0)算出部
205 応力分布Δσ(a)算出部
206 亀裂進展推定処理部
207 クリープ寄与度算出部
208 パリス則パラメータ選択部
209 クリープ破断特性記憶部
210 パリス則定数−保持時間記憶部
S300 亀裂進展推定処理
500 進展する亀裂の深さにおける応力の時系列変化
600 クリープ破断特性
700 パリス則定数と保持時間の関係
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Information processing apparatus 201 Stress-strain characteristic memory | storage part 202 Crack generation frequency memory | storage part 203 Stress-strain characteristic selection part 204 Stress distribution (DELTA) (sigma) (0) calculation part 205 Stress distribution (DELTA) (sigma) calculation part 206 Crack progress estimation process part 207 Creep Contribution calculation unit 208 Paris rule parameter selection unit 209 Creep rupture property storage unit 210 Paris rule constant-holding time storage unit S300 Crack growth estimation processing 500 Time series change of stress at depth of progressing crack 600 Creep rupture property 700 Paris rule Relationship between constant and retention time

Claims (8)

部材に生じる亀裂の進展を推定する方法であって、
情報処理装置が、
亀裂の進展を推定しようとする部材の所定部位について、応力範囲ごとに複数の応力−ひずみ特性を記憶し、
記憶している前記複数の応力−ひずみ特性のうち次の関係を満たすものを選出し、
1/N=1/Npp+1/Ncp
Δεcp=A2・Ncp −α2
Δεpp=A1・Npp −α1
(但し、Nfは前記部位における既知の亀裂発生回数、Ncpはひずみ範囲分割法におけるcp型(引張クリープひずみ+圧縮塑性ひずみ)の亀裂発生回数、Nppはひずみ範囲分割法におけるpp型(引張塑性ひずみ+圧縮塑性ひずみ)の亀裂発生回数、Δεcpはひずみ範囲分割法におけるcp型のひずみ範囲、Δεppはひずみ範囲分割法におけるpp型のひずみ範囲、A1,A2,α1,α2はいずれも実験的に求められる定数)
選出した応力−ひずみ特性に基づき、前記部位に亀裂が生じていない場合における当該部位の応力分布Δσ(0)を求め、
前記Δσ(0)に基づき数値解析を実施して、前記部位に亀裂が生じていない場合における前記部位の深さ方向の応力分布Δσ(a)を求め、
求めた前記応力分布Δσ(a)と次の関係(パリス則)
da/dN=C・(ΔK)
ΔK=Δσ(a)・(π・a)1/2
(但し、aは亀裂深さ、Nは繰り返し応力の発生回数、C,mは前記部材に応じて定まる定数、ΔKは応力拡大係数範囲)
とに基づき、前記部位における亀裂の進展を推定する
亀裂進展推定方法。
A method of estimating the progress of a crack generated in a member,
Information processing device
Stores multiple stress-strain characteristics for each stress range for a given part of a member whose crack is to be estimated.
Select one of the plurality of stored stress-strain characteristics that satisfies the following relationship:
1 / N f = 1 / N pp + 1 / N cp
Δε cp = A2 · N cp −α2
Δε pp = A1 · N pp -α1
(Where Nf is the number of known crack occurrences in the region, N cp is the number of crack occurrences of the cp type (tensile creep strain + compression plastic strain) in the strain range division method, and N pp is the pp type (tensile in the strain range division method). The number of crack occurrences (plastic strain + compression plastic strain), Δε cp is the cp-type strain range in the strain range division method, Δε pp is the pp-type strain range in the strain range division method, and A1, A2, α1, α2 are all Experimentally determined constant)
Based on the selected stress-strain characteristics, the stress distribution Δσ (0) of the part in the case where no crack occurs in the part,
Performing a numerical analysis based on the Δσ (0) to obtain a stress distribution Δσ (a) in the depth direction of the part when no crack occurs in the part,
The obtained stress distribution Δσ (a) and the following relationship (Paris law)
da / dN = C · (ΔK) m
ΔK = Δσ (a) · (π · a) 1/2
(Where a is the crack depth, N is the number of occurrences of repeated stress, C and m are constants determined according to the member, and ΔK is the stress intensity factor range)
Based on the above, a crack progress estimation method for estimating the progress of a crack in the part.
請求項1に記載の亀裂進展推定方法であって、
前記情報処理装置が、
前記亀裂の進展の推定に際し、進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度を算出し、算出した前記クリープ寄与度に応じて前記パラメータC,mを決定し、決定したパラメータC,mを用いて当該深さにおける亀裂の進展を推定する
亀裂進展推定方法。
The crack growth estimation method according to claim 1,
The information processing apparatus is
In estimating the progress of the crack, the creep contribution at the depth of the crack that develops is calculated, the parameters C and m are determined according to the calculated creep contribution, and the parameters C and m are used to determine the crack contribution. A crack growth estimation method that estimates crack growth at depth.
請求項2に記載の亀裂進展推定方法であって、
前記情報処理装置は、
前記部材の進展する亀裂の深さにおける応力の時系列変化、前記クリープ破断特性、及び前記部位に亀裂が発生するまでの繰り返し応力の発生回数の実測値を記憶し、これらに基づき前記進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度を算出する
亀裂進展推定方法。
The crack growth estimation method according to claim 2,
The information processing apparatus includes:
Stores the time-series change of stress at the depth of the crack in which the member develops, the creep rupture characteristics, and the actual measurement value of the number of occurrences of repeated stress until the crack occurs at the site, and the crack that propagates based on these values A crack growth estimation method that calculates the creep contribution at depth.
請求項2または3に記載の亀裂進展推定方法であって、
前記情報処理装置は、
パリス則定数と保持時間との関係を記憶し、
前記関係のうち、そのクリープ寄与度が、算出した前記進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度に一致するものを特定し、特定した関係に基づき前記パラメータC,mを決定し、決定したパラメータC,mを用いて当該深さにおける亀裂の進展を推定する
亀裂進展推定方法。
A crack growth estimation method according to claim 2 or 3,
The information processing apparatus includes:
Memorize the relation between the Paris law constant and the retention time,
Among the relations, the creep contribution degree that matches the creep contribution degree at the calculated depth of the progressing crack is specified, the parameters C and m are determined based on the specified relation, and the determined parameter C , M is used to estimate crack growth at the depth.
CPU及びメモリを供える情報処理装置であって、
亀裂の進展を推定しようとする部材の所定部位について、応力範囲ごとに複数の応力−ひずみ特性を記憶する手段と、
記憶している前記複数の応力−ひずみ特性のうち次の関係を満たすものを選出する手段、
1/N=1/Npp+1/Ncp
Δεcp=A2・Ncp −α2
Δεpp=A1・Npp −α1
(但し、Nfは前記部位における既知の亀裂発生回数、Ncpはひずみ範囲分割法におけるcp型(引張クリープひずみ+圧縮塑性ひずみ)の亀裂発生回数、Nppはひずみ範囲分割法におけるpp型(引張塑性ひずみ+圧縮塑性ひずみ)の亀裂発生回数、Δεcpはひずみ範囲分割法におけるcp型のひずみ範囲、Δεppはひずみ範囲分割法におけるpp型のひずみ範囲、A1,A2,α1,α2はいずれも実験的に求められる定数)
選出した応力−ひずみ特性に基づき、前記部位に亀裂が生じていない場合における当該部位の応力分布Δσ(0)を求める手段と、
前記Δσ(0)に基づき数値解析を実施して、前記部位に亀裂が生じていない場合における前記部位の深さ方向の応力分布Δσ(a)を求める手段と、
求めた前記応力分布Δσ(a)と次の関係(パリス則)
da/dN=C・(ΔK)
ΔK=Δσ(a)・(π・a)1/2
(但し、aは亀裂深さ、Nは繰り返し応力の発生回数、C,mは前記部材に応じて定まる定数、ΔKは応力拡大係数範囲)
とに基づき、前記部位における亀裂の進展を推定する手段と
を備える情報処理装置。
An information processing apparatus including a CPU and a memory,
Means for storing a plurality of stress-strain characteristics for each stress range for a predetermined portion of a member to be estimated for crack propagation;
Means for selecting one of the plurality of stored stress-strain characteristics satisfying the following relationship:
1 / N f = 1 / N pp + 1 / N cp
Δε cp = A2 · N cp −α2
Δε pp = A1 · N pp -α1
(Where Nf is the number of known crack occurrences in the region, N cp is the number of crack occurrences of the cp type (tensile creep strain + compression plastic strain) in the strain range division method, and N pp is the pp type (tensile in the strain range division method). The number of crack occurrences (plastic strain + compression plastic strain), Δε cp is the cp-type strain range in the strain range division method, Δε pp is the pp-type strain range in the strain range division method, and A1, A2, α1, α2 are all Experimentally determined constant)
Based on the selected stress-strain characteristics, means for obtaining a stress distribution Δσ (0) of the part in the case where no crack is generated in the part;
Means for performing a numerical analysis based on the Δσ (0) and obtaining a stress distribution Δσ (a) in the depth direction of the portion when no crack is generated in the portion;
The obtained stress distribution Δσ (a) and the following relationship (Paris law)
da / dN = C · (ΔK) m
ΔK = Δσ (a) · (π · a) 1/2
(Where a is the crack depth, N is the number of occurrences of repeated stress, C and m are constants determined according to the member, and ΔK is the stress intensity factor range)
An information processing apparatus comprising: means for estimating the progress of a crack in the part based on the above.
請求項5に記載の情報処理装置であって、
前記亀裂の進展の推定に際し、進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度を算出し、算出した前記クリープ寄与度に応じて前記パラメータC,mを決定し、決定したパラメータC,mを用いて当該深さにおける亀裂の進展を推定する手段
をさらに備える情報処理装置。
The information processing apparatus according to claim 5,
In estimating the progress of the crack, the creep contribution at the depth of the crack that develops is calculated, the parameters C and m are determined according to the calculated creep contribution, and the parameters C and m are used to determine the crack contribution. An information processing apparatus further comprising: means for estimating crack propagation at depth.
請求項6に記載の情報処理装置であって、
前記部材の進展する亀裂の深さにおける応力の時系列変化、前記クリープ破断特性、及び前記部位に亀裂が発生するまでの繰り返し応力の発生回数の実測値を記憶し、これらに基づき前記進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度を算出する手段
をさらに備える情報処理装置。
The information processing apparatus according to claim 6,
Stores the time-series change of stress at the depth of the crack in which the member develops, the creep rupture characteristics, and the actual measurement value of the number of occurrences of repeated stress until the crack occurs at the site, and the crack that propagates based on these values An information processing apparatus further comprising: means for calculating a creep contribution degree at a depth of.
請求項6または7に記載の情報処理装置であって、
パリス則定数と保持時間との関係を記憶する手段と、
前記関係のうち、そのクリープ寄与度が、算出した前記進展する亀裂の深さにおけるクリープ寄与度に一致するものを特定し、特定した関係に基づき前記パラメータC,mを決定し、決定したパラメータC,mを用いて当該深さにおける亀裂の進展を推定する手段と
をさらに備える情報処理装置。
The information processing apparatus according to claim 6 or 7,
Means for storing the relationship between the Paris constant and the retention time;
Among the relations, the creep contribution degree that matches the creep contribution degree at the calculated depth of the progressing crack is specified, the parameters C and m are determined based on the specified relation, and the determined parameter C , M, and means for estimating the progress of a crack at the depth.
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