JP6927360B2 - Crack diagnostic method and equipment - Google Patents
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Description
本発明は、き裂診断対象のき裂に関する診断を行うき裂診断方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a crack diagnosis method and an apparatus for diagnosing a crack to be diagnosed by a crack.
橋梁、鉄塔、建築物、船体、車体、航空機の機体、クレーンやその他の運搬装置の骨組のような構造物は、主に金属製の構造部材で形成されている。 Structures such as bridges, steel towers, buildings, hulls, hulls, aircraft fuselage, cranes and other transport equipment skeletons are made primarily of metal structural members.
この種の構造部材は、複数の部材の接合によって形成されることが多く、この部材同士の接合は、その多くが溶接により行われている。 This type of structural member is often formed by joining a plurality of members, and most of the members are joined by welding.
構造部材では、接合部などに疲労によるき裂が発生することがある。構造部材に発生したき裂が進展した場合は、構造部材の性能低下につながる可能性がある。更に、構造部材の性能低下は、構造物の構造の保持や機能の維持に影響する可能性がある。 In structural members, cracks may occur at joints and the like due to fatigue. If cracks generated in the structural member grow, it may lead to deterioration in the performance of the structural member. Further, the deterioration of the performance of the structural member may affect the maintenance of the structure and the maintenance of the function of the structure.
そこで、構造物では、き裂の発生の有無を診断できるようにすることが望まれている。 Therefore, it is desired to be able to diagnose the presence or absence of cracks in the structure.
従来、構造体のモニタリングシステムが提案されている。これは、構造体の損傷を検出するために、構造体に取り付けられた複数のセンサによる測定データの応答曲面と、前記構造体の健全時における測定データの応答曲面との間の同等性検定を行い、統計的に応答曲面の同等性が棄却されたときに前記構造体に異常が発生していると判定するものである。 Conventionally, a structure monitoring system has been proposed. This is an equivalence test between the response curved surface of the measured data by multiple sensors attached to the structure and the response curved surface of the measured data when the structure is healthy in order to detect damage to the structure. Then, when the equivalence of the response surface is statistically rejected, it is determined that an abnormality has occurred in the structure.
更に、このモニタリングシステムについては、センサとしてひずみゲージを用いること、2つのひずみゲージ間の応答曲面を作成し、その応答曲面の同等性の有意差検定によりき裂の発生を判定することも提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 Furthermore, for this monitoring system, it is also proposed to use a strain gauge as a sensor, create a response curved surface between the two strain gauges, and determine the occurrence of cracks by a significant difference test of the equivalence of the response curved surfaces. (See, for example, Patent Document 1).
ところが、特許文献1に示されたものでは、複数のひずみゲージを用いてき裂の発生を判定する考えは示されているが、その複数のひずみゲージの配置については、具体的に示されていない。また、特許文献1には、き裂の発生と、ひずみゲージの計測結果との関連も示されていない。 However, in what is shown in Patent Document 1, the idea of determining the occurrence of cracks by using a plurality of strain gauges is shown, but the arrangement of the plurality of strain gauges is not specifically shown. .. Further, Patent Document 1 does not show the relationship between the occurrence of cracks and the measurement result of the strain gauge.
そのため、特許文献1に示されたものでは、き裂の発生の判定について、精度を高めることは難しい。 Therefore, it is difficult to improve the accuracy of determining the occurrence of cracks in the one shown in Patent Document 1.
そこで、本発明は、き裂診断対象におけるき裂の発生の有無を診断することができると共に、該診断の精度の向上化を図ることができるき裂診断方法および装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention is intended to provide a crack diagnosis method and an apparatus capable of diagnosing the presence or absence of crack occurrence in a crack diagnosis target and improving the accuracy of the diagnosis. be.
本発明は、前記課題を解決するために、き裂診断対象における第1の領域に設置された第1のひずみセンサと、前記き裂診断対象における第2の領域に設置された第2のひずみセンサと、前記第1と第2の各ひずみセンサよりデータが入力される演算装置とを備え、前記第1の領域と前記第2の領域は、前記き裂診断対象に対応する構造で且つき裂がない状態の第1の解析モデルを用いた応力解析によるひずみ変化量の分布の結果と、前記き裂診断対象に対応する構造で且つき裂がある状態の第2の解析モデルを用いた応力解析によるひずみ変化量の分布の結果との比較により、前記各解析モデルにおけるひずみ変化量同士の相対的な変化割合が設定された値以上になるという条件を満たすように定められた2つの領域に対応する配置で、前記き裂診断対象に設定された2つの領域とされ、前記演算装置は、前記き裂診断対象にき裂が発生していない正常状態のときに、前記第1と第2の各ひずみセンサより入力されるデータを、正常データ群として蓄積する機能と、前記き裂診断対象のき裂診断時期に前記第1と第2の各ひずみセンサより入力されるデータを、診断データ群に設定する機能と、前記診断データ群について、前記正常データ群と統計処理により相対比較し、その比較結果を基に、前記き裂診断対象におけるき裂の発生の有無を判定する機能と、を備えるき裂診断装置とする。 In order to solve the above problems, the present invention has a first strain sensor installed in a first region of a crack diagnosis target and a second strain installed in a second region of the crack diagnosis target. A sensor and a computing device for inputting data from the first and second strain sensors are provided, and the first region and the second region have a structure corresponding to the crack diagnosis target. The result of the distribution of the amount of strain change by stress analysis using the first analysis model without cracks and the second analysis model with the structure corresponding to the crack diagnosis target and with cracks were used. By comparing with the result of the distribution of the strain change amount by the stress analysis, two regions defined so as to satisfy the condition that the relative change ratio between the strain change amounts in each analysis model is equal to or more than the set value. In the arrangement corresponding to, the two regions are set as the crack diagnosis target, and the arithmetic unit is the first and the first when the crack diagnosis target is in a normal state in which no crack has occurred. The function of accumulating the data input from each of the strain sensors of 2 as a normal data group and the data input from the first and second strain sensors at the time of the crack diagnosis of the crack diagnosis target are diagnosed. A function to set in the data group and a function to compare the diagnostic data group with the normal data group by statistical processing and determine whether or not a crack has occurred in the crack diagnosis target based on the comparison result. , Strain diagnostic apparatus.
前記各解析モデルにおけるひずみ変化量同士の相対的な変化割合が設定された値以上になるという条件を満たすように定められた前記2つの領域は、いずれか一方の領域でのひずみ変化量がひずみの増加であり、他方の領域でのひずみ変化量がひずみの減少である構成としてある。 In the two regions defined so as to satisfy the condition that the relative change ratio between the strain change amounts in each analysis model is equal to or more than the set value, the strain change amount in one of the regions is strained. The amount of change in strain in the other region is the decrease in strain.
前記演算装置は、前記第1と第2の各ひずみセンサより入力されるデータについて、設定された荷重モードに対応する周波数成分は通過させる一方、それ以外の周波数成分はカットする機能を備えるフィルタ部を有する構成としてある。 The arithmetic unit has a filter unit having a function of passing the frequency components corresponding to the set load modes for the data input from the first and second strain sensors, while cutting the other frequency components. It is a configuration having.
き裂診断対象に、第1の領域と第2の領域を、前記き裂診断対象に対応する構造で且つき裂がない状態の第1の解析モデルを用いた応力解析によるひずみ変化量の分布の結果と、前記き裂診断対象に対応する構造で且つき裂がある状態の第2の解析モデルを用いた応力解析によるひずみ変化量の分布の結果との比較により、前記各解析モデルにおけるひずみ変化量同士の相対的な変化割合が設定された値以上になるという条件を満たすように定められた2つの領域に対応する配置で設定して、前記第1の領域に設置された第1のひずみセンサと、前記第2の領域に設置された第2のひずみセンサとを用意し、前記き裂診断対象にき裂が発生していない正常状態のときに、前記第1と第2の各ひずみセンサより入力されるデータを、正常データ群として蓄積する処理と、前記き裂診断対象のき裂診断時期に前記第1と第2の各ひずみセンサより入力されるデータを、診断データ群に設定する処理と、前記診断データ群について、前記正常データ群と統計処理により相対比較し、その比較結果を基に、前記き裂診断対象におけるき裂の発生の有無を判定する処理とを行うき裂診断方法とする。 Distribution of strain changes by stress analysis using the first analysis model with a structure corresponding to the crack diagnosis target and no cracks in the first region and the second region as the crack diagnosis target. By comparing the result of the above with the result of the distribution of the strain change amount by the stress analysis using the second analysis model having the structure corresponding to the crack diagnosis target and in the state where there is a crack, the strain in each analysis model is compared. A first set in the first area, which is set in an arrangement corresponding to two areas determined so as to satisfy the condition that the relative change rate between the amounts of change becomes equal to or more than the set value. A strain sensor and a second strain sensor installed in the second region are prepared, and when the crack diagnosis target is in a normal state where no crack has occurred, each of the first and second strains The process of accumulating the data input from the strain sensor as a normal data group and the data input from the first and second strain sensors at the time of the crack diagnosis of the crack diagnosis target are combined into the diagnostic data group. The process of setting and the process of comparing the diagnostic data group with the normal data group by statistical processing and determining the presence or absence of a crack in the crack diagnosis target based on the comparison result are performed. It is used as a method for diagnosing fissures.
本発明のき裂診断方法および装置によれば、き裂診断対象におけるき裂の発生の有無の診断を行うことができると共に、該診断の精度の向上化を図ることができる。 According to the crack diagnosis method and apparatus of the present invention, it is possible to diagnose the presence or absence of cracks in the crack diagnosis target, and it is possible to improve the accuracy of the diagnosis.
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1はき裂診断装置の第1実施形態を示す概要図である。図2は、図1のき裂診断装置におけるひずみセンサ(ひずみゲージ)の配置を説明するための図で、図2(a)(b)はそれぞれ応力解析用の解析モデルを示す概要図、図2(c)はひずみ変化率を基に設定される領域を示す概要図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of a crack diagnostic apparatus. 2A and 2B are diagrams for explaining the arrangement of strain sensors (strain gauges) in the crack diagnostic apparatus of FIG. 1, and FIGS. 2A and 2B are schematic views and diagrams showing analysis models for stress analysis, respectively. 2 (c) is a schematic diagram showing a region set based on the strain change rate.
本実施形態のき裂診断装置は、図1に符号1で示すもので、一例として、き裂診断対象100に適用した場合が示してある。
The crack diagnostic apparatus of the present embodiment is shown by reference numeral 1 in FIG. 1, and as an example, a case where it is applied to the
ここで、先ず、図1に示したき裂診断対象100について説明する。
Here, first, the
本実施形態におけるき裂診断対象100は、たとえば、構造物にて、平板状の構造部材101の面に、別の平板状の構造部材102の端部が溶接により接合されて、溶接継手103が形成された部分としてある。更に、構造部材101には、矢印Xで示す方向に、引張、圧縮の単軸荷重が繰り返し作用するものとしてある。
In the crack diagnosis target 100 in the present embodiment, for example, in a structure, the end portion of another flat
この荷重の影響により、き裂診断対象100には、構造部材101における溶接継手103の付近となる個所に、二点鎖線で示すような疲労によるき裂(疲労き裂)104が発生する可能性がある。なお、き裂診断対象100において疲労によりき裂104が発生する個所は、き裂診断対象100の構造、継手形式、作用する荷重の方向などから、経験的に、あるいは、解析により、図1に示した位置となることが明らかとなっている。
Due to the influence of this load, the
そこで、本実施形態のき裂診断装置1は、前記のようなき裂診断対象100に対し、き裂104の発生の有無を診断するために適用するものとする。
Therefore, the crack diagnosis device 1 of the present embodiment is applied to diagnose the presence or absence of the occurrence of the
本実施形態のき裂診断装置1は、き裂診断対象100に対して後述する配置で設置されたひずみセンサ(ひずみゲージ)2、および、ひずみセンサ(ひずみゲージ)3a,3bを備え、更に、各ひずみセンサ2,3a,3bより入力されるデータを処理する演算装置4を備えた構成とされている。
The crack diagnosis device 1 of the present embodiment includes a strain sensor (strain gauge) 2 installed in an arrangement described later with respect to the
き裂診断対象100に設置するひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bの配置は、以下の手法で定められている。
The arrangement of the
すなわち、先ず、図2(a)に示すように、応力解析(応力・ひずみ解析)用の解析モデルとして、き裂診断対象100(図1参照)の構造に対応する構造を備えた解析モデル5Aを用意する。 That is, first, as shown in FIG. 2A, as an analysis model for stress analysis (stress / strain analysis), an analysis model 5A having a structure corresponding to the structure of the crack diagnosis target 100 (see FIG. 1). Prepare.
この際、解析モデル5Aとしては、き裂診断対象100の構造をそのまま模したものではなく、き裂診断対象100の構造を規格化した構造の解析モデル5Aを用いることが好ましい。
At this time, as the analysis model 5A, it is preferable to use an analysis model 5A having a structure in which the structure of the
この点に鑑みて、解析モデル5Aは、図1に示したき裂診断対象100の構造部材101と構造部材102と溶接継手103とを備える構造を規格化するための構造として、図2(a)に示すように、プレート部材6の面に、面外ガセットプレート7の端部がすみ肉溶接または完全溶け込み溶接によって接合された、いわゆる面外ガセット溶接継手の構造を備えるようにしてある。
In view of this point, the analysis model 5A is shown in FIG. 2A as a structure for standardizing the structure including the
この面外ガセット溶接継手は、構造物の疲労設計基準として広く参考とされている一般社団法人日本鋼構造協会の「構造物の疲労設計指針・同解説」や、公益社団法人日本道路協会の「鋼道路橋の疲労設計指針」に示されている溶接継手のうちの一つとして知られているものである。 This out-of-plane gusset welded joint is widely referred to as a fatigue design standard for structures, such as "Structure Fatigue Design Guidelines and Explanations" by the Japanese Society of Steel Construction and "Nippon Road Association". It is known as one of the welded joints shown in "Steel Road Bridge Fatigue Design Guidelines".
また、図2(b)に示すように、図2(a)に示した解析モデル5Aと同様の構造を備え、更に、図1のき裂診断対象100におけるき裂104の発生個所に対応する個所にき裂8を備えた構造の解析モデル5Bを用意する。
Further, as shown in FIG. 2 (b), it has the same structure as the analysis model 5A shown in FIG. 2 (a), and further corresponds to the location where the
この際、解析モデル5Bに備えるき裂8の長さLは、き裂診断対象100(図1参照)に実際に生じるき裂104について、そのき裂104がどのような長さになる時点で検知を望むかという点に対応する寸法に設定すればよい。
At this time, the length L of the
なお、き裂8の長さLは、5mm以上に設定されていることが好ましい。これは、き裂8の長さLが5mm未満に設定される場合は、解析モデル5Bを用いた応力解析の結果と、図2(a)のき裂がない状態の解析モデル5Aを用いた応力解析の結果との差が小さくなり、よって、後述するひずみ変化量についての情報を得にくくなってしまうためである。
The length L of the
また、き裂8の長さLは、50mm以下に設定されることが好ましい。これは、たとえば、「阪神高速道路の鋼製橋脚隅角部損傷 平成14年度調査研究報告書」によれば、鋼製橋脚の隅角部の疲労き裂の損傷判定などでは、長さが100mm未満のき裂は、即時補修ではなく、数年単位での補修の対象とされることに鑑みたものである。よって、図1に示したき裂診断対象100のき裂104は、本実施形態のき裂診断装置1を用いて長さが5mm〜50mmの段階で発生を検知することができれば、現地確認や補修計画の立案の時間を十分に確保することが可能になる。
Further, the length L of the
更に、き裂8の長さLは、30mm未満に設定されていることがより好ましく、10mm〜20mmに設定されることが更に好ましい。これは、一般に、実際の構造物で目視検査により発見できるき裂の長さは30mm以上とされていることに鑑みたものである。したがって、この構成によれば、き裂診断対象100に発生するき裂104について、目視検査では検知できない段階であっても、本実施形態のき裂診断装置1では検知することができるようになる。
Further, the length L of the
解析モデル5Aと解析モデル5Bについて行う応力解析の手法としては、有限要素法解析(FEM解析)を用いることが好ましいが、応力解析を行って、解析モデル5Aと解析モデル5Bにおけるひずみの分布についての情報を得ることができれば、有限要素法解析以外の任意の応力解析手法を採用してもよい。したがって、解析モデル5Aと解析モデル5Bは、使用する応力解析手法に応じたモデルとして作成してあればよい。
It is preferable to use the finite element method analysis (FEM analysis) as the stress analysis method for the analysis model 5A and the
前記のように解析モデル5Aと解析モデル5Bを作成した後は、解析モデル5Aと解析モデル5Bのそれぞれについて、図2(a)(b)に矢印xで示す方向に応力が作用する場合の応力解析を行い、解析モデル5Aと解析モデル5Bに生じるひずみの分布を求める。
After creating the analysis model 5A and the
次に、き裂8あり状態の解析モデル5B(図2(b)参照)で得られたひずみの分布の解析結果は、き裂なし状態の解析モデル5A(図2(a)参照)で得られたひずみの分布の解析結果と比較する。この比較により、き裂8あり状態の解析モデル5Bの各位置におけるひずみが、き裂なし状態の解析モデル5Aの同位置におけるひずみを基準としてどのように変化したかを、ひずみ変化量として求める。よって、このひずみ変化量は、き裂なし状態の解析モデル5Aの各位置におけるひずみが、所定の長さLのき裂8がある状態への変化、すなわち、き裂8の発生に伴って、どのように変化するかを表す指標となる。以下の説明では、ひずみ変化量の値をrで示す。
Next, the analysis result of the strain distribution obtained by the
次いで、前記ひずみ変化量rの情報を基に、図2(c)に示すように、解析モデル5Bについて、以下の条件を満たす2つの領域9と領域10を定める。なお、図示しないが、この領域9と領域10は、解析モデル5Aに定めるようにしてもよいことは勿論である。
Next, based on the information of the strain change amount r, as shown in FIG. 2C, two
本実施形態では、2つの領域9と領域10を定めるための条件は、第1の領域9におけるひずみ変化量r1がひずみの増加であり、第2の領域10におけるひずみ変化量r2がひずみの減少であり、且つ、ひずみ変化量r1とひずみ変化量r2との相対的な変化割合(以下、ひずみ変化率という)が、種々の統計的手法で有意な差が検出できるようなひずみ変化率の差を有するという条件である。この場合、たとえば、有意水準5%ないし1%で同等性が棄却されるという条件を採用すればよいが、この条件に必ずしも限定されるものでないことは勿論である。前記のようにひずみ変化率の差が所定の大きさ以上になるように設定したのは、領域9におけるひずみ変化量r1と領域10におけるひずみ変化量r2との差が明確になるようにして、後述するき裂104(図1参照)の検知精度の向上化を図るためである。
In the present embodiment, the conditions for determining the two
解析モデル5Bにおける領域9と領域10が定められた後は、図1に示すように、実際のき裂診断対象100において、解析モデル5Bの領域9と領域10の配置にそれぞれ対応する配置となる2つの領域11と領域12を定める。なお、図1では、図示する便宜上、この2つの領域11と領域12が二点鎖線で示してあるが、実際のき裂診断対象100では、領域11と領域12は、その配置が分かればよく、特に表示する必要はない。
After the
その後、前記のように設定された2つの領域11と領域12は、いずれか一方が、き裂検知用データ取得領域に設定され、いずれか他方が、比較用データ取得領域に設定される。
After that, one of the two
図1では、領域11がき裂検知用データ取得領域に設定され、領域12が比較用データ取得領域に設定された場合が示してある。
FIG. 1 shows a case where the
き裂検知用データ取得領域とされた領域11には、き裂検知用データaを取得するためのひずみセンサ2が設置されている。また、比較用データ取得領域とされた領域12には、比較用データbを取得するための2つのひずみセンサ3a,3bが、領域内の2個所に配置されて設置されている。
A
なお、き裂診断対象100に設置されたひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bは、環境から受ける光や温度、水分、油分、酸化性のガスなどの影響を抑えて保護するために、図示しない樹脂やカバーで覆うようにしてもよい。
The
演算装置4には、ひずみセンサ2よりき裂検知用データaが入力され、ひずみセンサ3a,3bより比較用データbが入力される。
The crack detection data a is input to the
次に、演算装置4の機能について説明する。
Next, the function of the
演算装置4は、き裂診断対象100にき裂が発生していない正常状態のときに、ひずみセンサ2より入力されるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bより入力される比較用データbとを含むデータ群を、正常データ群として蓄積する機能を備えている。
The
また、演算装置4は、正常データ群の蓄積の後、き裂診断対象100におけるき裂104の発生の有無の診断が必要とされるき裂診断時期になると、その時期にひずみセンサ2より入力されるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bより入力される比較用データbとを含むデータ群を、診断データ群に設定する機能を備える。
Further, after the normal data group is accumulated, the
更に、演算装置4は、診断データ群について、正常データ群と、統計処理により相対比較し、その比較結果を基に、き裂診断対象100におけるき裂104の発生の有無を判定する機能を備えている。
Further, the
演算装置4による、診断データ群の正常データ群との相対比較の手法は、たとえば、以下のような手法を用いるようにすればよい。
As a method of relative comparison of the diagnostic data group with the normal data group by the
図1に示したように、本実施形態では、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bは、き裂診断対象100に比較的近い配置で設けられている。そのため、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bは、き裂診断対象100における温度変化や荷重変化のような外乱の影響をほぼ同様に受ける。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the
このため、ひずみセンサ2によるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bによる比較用データbとの相対関係(相関関係)、たとえば、比例関係は、前記温度変化や荷重変化のような外乱の影響を受けにくく、ほぼ一定に保持される。
Therefore, the relative relationship (correlation) between the crack detection data a by the
これに対し、ひずみセンサ2を設けた領域11と、ひずみセンサ3a,3bを設けた領域12は、解析モデル5A,5B(図2(a)(b)(c)参照)を用いた応力解析により、き裂8の発生に伴うひずみ変化率が種々の統計的手法で有意な差が検出できるようなひずみ変化率の差を有する2つの領域9と領域10に対応して設定されている。したがって、き裂診断対象100にき裂104が生じた場合は、ひずみセンサ2によるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bによる比較用データbとの相対関係である比例関係には、前記ひずみ変化率と関連する割合で変化が生じると推定される。
On the other hand, the
そこで、演算装置4では、診断データ群におけるき裂検知用データaと比較用データbとの比例関係について、正常データ群におけるき裂検知用データaと比較用データbとの比例関係との同等性を、統計的検定(統計的仮設検定ともいう)の1つであるF検定により検定する処理を行う。この検定処理では、診断データ群における前記比例関係についての応答曲面と、正常データ群における前記比例関係についての応答曲面との同等性検定を行うようにすればよい。
Therefore, in the
その結果、前記同等性が棄却されると、演算装置4は、き裂診断対象100にき裂104が発生していると判定する。
As a result, when the equivalence is rejected, the
一方、前記同等性が棄却されない場合は、演算装置4は、き裂診断対象100にはき裂104が発生していないという判定を行う。
On the other hand, if the equivalence is not rejected, the
この演算装置4によるき裂診断対象100についてのき裂104の有無の判定結果は、必要に応じて、図示しない記録装置へ出力して記録したり、図示しない表示装置や音声出力装置へ出力して監視者に知らせるようにしてもよい。
The determination result of the presence or absence of the
なお、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bから演算装置4へのデータ送信は、有線、無線、電話などの通信回線や、インターネットなどのネットワークを介して行うようにしてもよい。同様に、演算装置4から前記記録装置や表示装置、音声出力装置への出力は、有線、無線、電話などの通信回線や、インターネットなどのネットワークを介して行うようにしてもよい。
Data transmission from the
したがって、本実施形態のき裂診断装置1によれば、き裂診断対象100におけるき裂104の発生の有無を診断することができる。
Therefore, according to the crack diagnosis device 1 of the present embodiment, it is possible to diagnose the presence or absence of the occurrence of the
また、き裂診断対象100における領域11内の任意の複数個所では、き裂104からの距離がたとえ異なっていても、き裂104が発生したときには、ひずみが同様の増加傾向を示す。同様に、き裂診断対象100における領域12内の任意の複数個所では、き裂104からの距離がたとえ異なっていても、き裂104が発生したときには、ひずみが同様の減少傾向を示す。
Further, at any plurality of locations in the
したがって、き裂診断対象100に複数のひずみセンサを設けたとしても、それらすべての設置位置が領域11内に含まれていたり、領域12内に含まれていたり、あるいは、き裂104が発生してもひずみの変化が小さい領域に配置されていたりした場合は、各ひずみセンサの検出データを基に、き裂104の発生を精度よく検知することは難しい。
Therefore, even if a plurality of strain sensors are provided in the
これに対し、本実施形態のき裂診断装置1は、解析モデル5A,5Bを用いた解析結果を基に、き裂104の発生に伴うひずみ変化率が前記所定の値になると推定される領域11と領域12に、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bを分けて設置した構成を備えている。このため、本実施形態のき裂診断装置1によれば、き裂診断対象100におけるき裂104の発生の有無の診断について、精度の向上化を図ることができる。なお、領域11と領域12とを定める場合は、ひずみ変化率が正確に把握できるように、ひずみの大きさや分布について予備的なひずみ計測を行い、解析結果と併せて考慮するようにしてもよく、このようにすれば、より高精度な診断を実現するひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bの設置領域を決定することができる。
On the other hand, the crack diagnostic apparatus 1 of the present embodiment is a region in which the strain change rate associated with the occurrence of the
更に、本実施形態では、領域12に2つのひずみセンサ3a,3bを備えて、それぞれで比較用データbを取得することができる。
Further, in the present embodiment, two
たとえば、比較用データbが1つだけの場合は、その比較用データbとき裂検知用データaが、増加方向または減少方向の同じ方向に変化すると、ひずみ変化率の相対差が統計的に優位な差を持つようにするためには、大きな差を持つ必要があり、よって検知感度が低くなる。 For example, when there is only one comparison data b, when the comparison data b and the crack detection data a change in the same direction of increase or decrease, the relative difference in the strain change rate is statistically superior. In order to have a large difference, it is necessary to have a large difference, and therefore the detection sensitivity becomes low.
これに対し、本実施形態では、比較用データbを2つ取得するようにしてあるので、仮に、2つの比較用データbが共にき裂検知用データaと同じ方向に変化したとしても、比較用データbとき裂検知用データaとのひずみ変化率の相対差は、より小さい段階で検知可能になる。また、2つの比較用データbのうちの1つが、き裂検知用データaとは逆の方向に変化すれば、さらに検知精度を向上させることができる。 On the other hand, in the present embodiment, since two comparison data b are acquired, even if the two comparison data b both change in the same direction as the crack detection data a, the comparison is performed. The relative difference between the data b and the crack detection data a and the strain change rate can be detected at a smaller stage. Further, if one of the two comparison data b changes in the direction opposite to that of the crack detection data a, the detection accuracy can be further improved.
なお、本実施形態では、比較用データbを取得するためのひずみセンサとして、2つのひずみセンサ3a,3bを備える構成を例示したが、比較用データbの取得用のひずみセンサを3つ以上備える構成を採用してもよいことは勿論である。
In the present embodiment, a configuration including two
[第1実施形態の変形例]
図3は、第1実施形態の変形例を示すものである。なお、図3において、第1実施形態に示したものと同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。
[Modified example of the first embodiment]
FIG. 3 shows a modified example of the first embodiment. In FIG. 3, the same reference numerals as those shown in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
前記第1実施形態では、図1に示したように、領域11がき裂検知用データ取得領域に設定され、領域12が比較用データ取得領域に設定されていたが、図3に示すように、領域11が比較用データ取得領域に設定され、領域12がき裂検知用データ取得領域に設定された構成としてもよい。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the
この場合は、き裂検知用データaを取得するためのひずみセンサ2が領域12に設置され、比較用データbを取得するためのひずみセンサ3a,3bが領域11に設置された構成とすればよい。
In this case, if the
かかる構成としてある本変形例においても、第1実施形態と同様に使用することができて、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 In this modified example having such a configuration, it can be used in the same manner as in the first embodiment, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[第2実施形態]
前記第1実施形態では、図2(a)(b)(c)に示したように、解析モデル5Aと解析モデル5Bとを用いた解析結果を基に、き裂8の発生に伴ってひずみが増加する領域9と、ひずみが減少する領域10とを、両者のひずみ変化率が種々の統計的手法で有意な差が検出できるようなひずみ変化率の差を有する条件の下で求めていた。図1に示したき裂診断対象100には、解析モデル5Bについて求めた領域9と領域10に対応する配置で、センサ設置用の領域11と領域12を定めていた。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, as shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C, strain is generated with the occurrence of
しかし、実際のき裂診断対象100では、構造上の制約などにより、解析モデル5Bにおける領域10に対応する配置となる個所に、センサ設置用の面や空間を確保できない場合がある。
However, in the actual
この場合、き裂診断装置は、図4に示す構成とすればよい。 In this case, the crack diagnostic apparatus may have the configuration shown in FIG.
図4はき裂診断装置の第2実施形態を示す概要図である。図5は本実施形態におけるひずみセンサの配置を説明するための図である。なお、図4、図5において、第1実施形態に示したものと同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。 FIG. 4 is a schematic view showing a second embodiment of the crack diagnostic apparatus. FIG. 5 is a diagram for explaining the arrangement of the strain sensor in the present embodiment. In FIGS. 4 and 5, the same reference numerals as those shown in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
本実施形態のき裂診断装置は、図4に符号1Aで示すもので、第1実施形態と同様に、き裂診断対象100に設置されたひずみセンサ2、および、ひずみセンサ3a,3bと、演算装置4を備えた構成を有するが、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bの配置が、第1実施形態とは異なる手法で定められている。
The crack diagnosis device of the present embodiment is shown by
すなわち、本実施形態では、第1実施形態と同様に、図2(a)に示したき裂なし状態の解析モデル5Aと、図2(b)に示したき裂8あり状態の解析モデル5Bとを用いた解析結果を基に、解析モデル5Bの各位置におけるひずみが、解析モデル5Aの同位置におけるひずみを基準としてどのように変化したかを、ひずみ変化量rとして求める。
That is, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the analysis model 5A in the state without cracks shown in FIG. 2A and the
次いで、前記ひずみ変化量rの情報を基に、図5に示すように、解析モデル5Bについて、以下の条件を満たす2つの領域13と領域14を定める。なお、図示しないが、この領域13と領域14は、解析モデル5Aに定めるようにしてもよいことは勿論である。
Next, based on the information of the strain change amount r, as shown in FIG. 5, two
この2つの領域13と領域14とを定める条件は、第1の領域13におけるひずみ変化量r3がひずみの増加であり、第2の領域14におけるひずみ変化量r4が、設定された値よりも小さいひずみの変化(増減)になるという条件である。且つ、ひずみ変化量r3とひずみ変化量r4とのひずみ変化率については、種々の統計的手法で有意な差が検出できるようなひずみ変化率の差を有するという条件が設けられている。このようにひずみ変化率の差が所定の大きさ以上になるように設定した理由は、第1実施形態と同様である。
The conditions for defining these two
解析モデル5Bにおける領域13と領域14が定められた後は、図4に示すように、実際のき裂診断対象100において、解析モデル5Bの領域13(図5参照)の配置に対応する個所に、き裂検知用データaを取得するための領域15を定める。また、き裂診断対象100には、解析モデル5Bの領域14(図5参照)の配置に対応する個所に、比較用データbを取得するための領域16を定める。
After the
なお、図4では、図示する便宜上、この2つの領域15と領域16が二点鎖線で示してあるが、実際のき裂診断対象100では、領域15と領域16は、その配置が分かればよく、特に表示する必要はない。
In FIG. 4, for convenience of illustration, the two
領域15には、第1実施形態と同様のひずみセンサ2が設置され、領域16には、2つのひずみセンサ3a,3bが、領域内の2個所に配置されて設置されている。なお、本実施形態は、比較用データbの取得用のひずみセンサを3つ以上備える構成を採用してもよいことは第1実施形態と同様である。
The
以上の構成としてある本実施形態のき裂診断装置1Aにおいても、第1実施形態と同様に使用することができて、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
The crack
また、き裂診断対象100の構造上の制限などを回避して、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bの設置領域を設定することができる。
Further, the installation areas of the
[第3実施形態]
前記第1実施形態では、図2(c)に示したように解析モデル5Bについて求めた領域9と領域10に対応する配置で、図1に示したようにき裂診断対象100におけるセンサ設置用の領域11と領域12を定めていた。
[Third Embodiment]
In the first embodiment, as shown in FIG. 2C, the sensor is installed in the
しかし、実際のき裂診断対象100では、構造上の制約などにより、解析モデル5Bにおける領域9に対応する配置となる個所に、センサ設置用の面や空間を確保できない場合がある。
However, in the actual
この場合、き裂診断装置は、図6に示す構成とすればよい。 In this case, the crack diagnostic apparatus may have the configuration shown in FIG.
図6はき裂診断装置の第3実施形態を示す概要図である。図7は本実施形態におけるひずみセンサの配置を説明するための図である。なお、図6、図7において、第1実施形態に示したものと同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。 FIG. 6 is a schematic view showing a third embodiment of the crack diagnostic apparatus. FIG. 7 is a diagram for explaining the arrangement of the strain sensor in the present embodiment. In FIGS. 6 and 7, the same reference numerals as those shown in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
本実施形態のき裂診断装置は、図6に符号1Bで示すもので、第1実施形態と同様に、き裂診断対象100に設置されたひずみセンサ2、および、ひずみセンサ3a,3bと、演算装置4を備えた構成を有するが、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bの配置が、第1実施形態とは異なる手法で定められている。
The crack diagnosis device of the present embodiment is shown by reference numeral 1B in FIG. 6, and similarly to the first embodiment, the
すなわち、本実施形態では、第1実施形態と同様に、図2(a)に示したき裂なし状態の解析モデル5Aと、図2(b)に示したき裂8あり状態の解析モデル5Bとを用いた解析結果を基に、解析モデル5Bの各位置におけるひずみが、解析モデル5Aの同位置におけるひずみを基準としてどのように変化したかを、ひずみ変化量rとして求める。
That is, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the analysis model 5A in the state without cracks shown in FIG. 2A and the
次いで、前記ひずみ変化量rの情報を基に、図7に示すように、解析モデル5Bについて、以下の条件を満たす2つの領域17と領域18を定める。なお、図示しないが、この領域17と領域18は、解析モデル5Aに定めるようにしてもよいことは勿論である。
Next, based on the information of the strain change amount r, as shown in FIG. 7, two
この2つの領域17と領域18とを定める条件は、第1の領域17におけるひずみ変化量r5がひずみの減少であり、第2の領域18におけるひずみ変化量r6が、設定された値よりも小さいひずみの変化(増減)になるという条件である。且つ、ひずみ変化量r5とひずみ変化量r6とのひずみ変化率については、種々の統計的手法で有意な差が検出できるようなひずみ変化率の差を有するという条件が設けられている。このようにひずみ変化率の差が所定の大きさ以上になるように設定した理由は、第1実施形態と同様である。
The conditions for defining these two
解析モデル5Bにおける領域17と領域18が定められた後は、図6に示すように、実際のき裂診断対象100において、解析モデル5Bの領域17(図7参照)の配置に対応する個所に、き裂検知用データaを取得するための領域19を定める。また、き裂診断対象100には、解析モデル5Bの領域18(図7参照)の配置に対応する個所に、比較用データbを取得するための領域20を定める。
After the
なお、図6では、図示する便宜上、この2つの領域19と領域20が二点鎖線で示してあるが、実際のき裂診断対象100では、領域19と領域20は、その配置が分かればよく、特に表示する必要はない。
In FIG. 6, for convenience of illustration, the two
領域19には、第1実施形態と同様のひずみセンサ2が設置され、領域20には、2つのひずみセンサ3a,3bが、領域内の2個所に配置されて設置されている。なお、本実施形態は、比較用データbの取得用のひずみセンサを3つ以上備える構成を採用してもよいことは第1実施形態と同様である。
The
以上の構成としてある本実施形態のき裂診断装置1Bにおいても、第1実施形態と同様に使用することができて、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 The crack diagnostic apparatus 1B of the present embodiment having the above configuration can also be used in the same manner as in the first embodiment, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.
また、き裂診断対象100の構造上の制限などを回避して、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bの設置領域を設定することができる。
Further, the installation areas of the
[第4実施形態]
図8(a)はき裂診断装置の第4実施形態を示す概要図である。図8(b)(c)(d)はき裂診断対象の構造部材に働く荷重と応力分布との関係を示す概要図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8A is a schematic view showing a fourth embodiment of the crack diagnostic apparatus. 8 (b), (c), and (d) are schematic views showing the relationship between the load acting on the structural member to be diagnosed as a crack and the stress distribution.
なお、図8(a)(b)(c)(d)において、第1実施形態に示したものと同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。 In FIGS. 8 (a), (b), (c), and (d), the same components as those shown in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
実際の構造物においては、図1に矢印Xで示したような単軸荷重のみが働く場合のほかに、単軸荷重や曲げ荷重などの複数の荷重モードが重畳して働くことがある。 In an actual structure, in addition to the case where only the uniaxial load shown by the arrow X in FIG. 1 works, a plurality of load modes such as the uniaxial load and the bending load may work in an overlapping manner.
図8(b)に示すように、たとえば、平板状の構造部材101について、矢印で示す方向の単軸荷重モードが働く場合は、板幅方向に一様な応力分布が生じる。
As shown in FIG. 8B, for example, when the uniaxial load mode in the direction indicated by the arrow is activated for the flat plate-shaped
これに対し、図8(c)に示すように、構造部材101に、矢印で示すような曲げ荷重モードが働く場合は、板幅方向に一様ではない応力分布が生じる。
On the other hand, as shown in FIG. 8C, when the
このように、異なる荷重モードでは応力の分布が異なるため、図8(d)に示すように、構造部材101に単軸荷重モードと曲げ荷重モードが重畳して働くと、応力分布は不均一になってしまう。更に、一般に、単軸荷重モードと、曲げ荷重モードでは、周波数が異なるため、それぞれの荷重モードが単振動であるとしても、ある位置に作用している応力は、単振動ではなくなってしまう。
As described above, since the stress distribution is different in the different load modes, as shown in FIG. 8D, when the uniaxial load mode and the bending load mode are superimposed on the
そのため、図8(a)の領域11に設置されたひずみセンサ2で取得されるき裂検知用データaと、領域12に設置されたひずみセンサ3a,3bで取得される比較用データbとの相対関係は、単軸荷重モードに関する比例関係と、曲げ荷重モードに関する比例関係を含んだものとなる。
Therefore, the crack detection data a acquired by the
この場合、個々の荷重モードの比例関係は、温度変化や荷重変化のような外乱の影響を受けにくく、ほぼ一定に保持されるとしても、2つの比例関係が存在している状態では、き裂診断対象100にき裂104が生じた場合に生じる比例関係の変化を検出することは困難である。
In this case, the proportional relationship of each load mode is not easily affected by disturbances such as temperature change and load change, and even if it is kept almost constant, cracks occur in the state where the two proportional relationships exist. It is difficult to detect the change in proportional relationship that occurs when a
そこで、本実施形態のき裂診断装置1Cは、図8(a)に示すように、第1実施形態と同様の構成において、演算装置4に、フィルタ部21を備えた構成とされている。
Therefore, as shown in FIG. 8A, the crack diagnostic apparatus 1C of the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, and the
フィルタ部21は、ひずみセンサ2より入力されるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bより入力される比較用データbについて、設定された荷重モードに対応する周波数成分は通過させる一方、それ以外の周波数成分はカットする機能を備えている。
The
フィルタ部21は、通過させる周波数成分の波長に応じて、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタを適宜選択して用いるようにすればよい。
The
以上の構成としてある本実施形態のき裂診断装置1Cによれば、き裂診断対象100に複数の荷重モードが重畳して働く場合であっても、演算装置4では、フィルタ部21を通過した所定の荷重モードに対応する周波数成分のデータを基に、き裂診断対象100におけるき裂104の発生の有無を診断することができる。
According to the crack diagnosis device 1C of the present embodiment having the above configuration, even when a plurality of load modes are superimposed on the
したがって、本実施形態のき裂診断装置1Cにおいても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained in the crack diagnostic apparatus 1C of the present embodiment.
[ひずみセンサの配置]
前記第2実施形態では、き裂診断対象100について、比較用データbを取得するひずみセンサ3a,3bを設置する領域16は、図5に示した解析モデル5Bにおける領域14の配置と対応させて定めた。この領域14を求めるための条件の1つとしては、領域14におけるひずみ変化量r4が、設定された値よりも小さいひずみの変化(増減)になるという条件を備えた。
[Arrangement of strain sensor]
In the second embodiment, for the
しかし、解析モデル5Bにおいて、領域13のひずみ変化量r3と領域14のひずみ変化量r4とのひずみ変化率が設定された値以上になっていれば、領域14のひずみ変化量r4については、設定された値よりも小さいひずみの変化(増減)になるという条件は、必ずしも必要ない。この場合であっても、き裂診断対象100にき裂104が生じたときには、ひずみセンサ2によるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bによる比較用データbとの比例関係には、第1実施形態の場合と同様の変化が生じる。
However, in the
前記第3実施形態では、き裂診断対象100について、比較用データbを取得するひずみセンサ3a,3bを設置する領域20は、図7に示した解析モデル5Bにおける領域18の配置と対応させて定めた。この領域18を求めるための条件の1つとしては、領域18におけるひずみ変化量r6が、設定された値よりも小さいひずみの変化(増減)になるという条件を備えた。
In the third embodiment, for the
しかし、解析モデル5Bにおいて、領域17のひずみ変化量r5と領域18のひずみ変化量r6とのひずみ変化率が設定された値以上になっていれば、領域18のひずみ変化量r6については、設定された値よりも小さいひずみの変化(増減)になるという条件は、必ずしも必要ない。この場合であっても、き裂診断対象100にき裂104が生じたときには、ひずみセンサ2によるき裂検知用データaと、ひずみセンサ3a,3bによる比較用データbとの比例関係には、第1実施形態の場合と同様の変化が生じる。
However, in the
ここで、前記の点、並びに、前述した各実施形態および変形例から、本発明におけるひずみセンサの配置の点についてまとめる。き裂検知用データaを取得するひずみセンサ2を設置する領域と、比較用データbを取得するひずみセンサ3a,3bを設置する領域の配置を、解析モデル5Bにおける2つの領域の配置に対応させて設定するとした場合、この2つの領域を定める基本的な条件は、以下のようになる。
Here, the points of arrangement of the strain sensor in the present invention will be summarized from the above points and the above-described embodiments and modifications. The arrangement of the area where the
これは、第1の領域におけるひずみ変化量rxと、第2の領域におけるひずみ変化量ryとのひずみ変化率が、種々の統計的手法で有意な差が検出できるようなひずみ変化率の差以上になるという条件である。 This is a strain variation r x in the first region, the strain rate of change of the strain variation r y in the second region, various statistical techniques in significant differences detectable Such distortion change ratio The condition is that it is greater than or equal to the difference.
この条件を満たしていれば、ひずみ変化量rxとひずみ変化量ryについては、一方がひずみの増加で他方がひずみの減少である場合と、双方がひずみの増加である場合と、双方がひずみの減少である場合のいずれであってもよい。 Long as this condition is satisfied, the strain variation r x and strain variation r y is a case of a decrease in the other strain with increasing one of strain, and when an increase in both strain, both It may be any case where the strain is reduced.
[解析モデル]
前記各実施形態および変形例では、解析モデル5A,5Bは、き裂診断対象100の構造をそのまま模したものではなく、き裂診断対象100の構造を規格化した構造を備えるものとした。更に、この規格化された構造としては、一般社団法人日本鋼構造協会の「構造物の疲労設計指針・同解説」や、公益社団法人日本道路協会の「鋼道路橋の疲労設計指針」に示されている溶接継手のうちの一つである面外ガセット溶接継手の構造とした。
[Analysis model]
In each of the above-described embodiments and modifications, the
このため、様々な構造物について、前記のような疲労設計指針を疲労設計基準の参考として面外ガセット溶接継手の構造として作成された部分をき裂診断対象100とする場合は、解析モデル5A,5Bとして共通のものを使用することができる。また、解析モデル5Bについて、図2(c)に示した領域9と領域10、図5に示した領域13と領域14、図7に示した領域17と領域18を予め求めておくこともできる。
Therefore, for various structures, when the portion created as the structure of the out-of-plane gusset welded joint is used as the reference for the fatigue design standard as described above, the analysis model 5A, A common one can be used as 5B. Further, with respect to the
なお、き裂診断対象の構造に応じて、解析モデルを変更してよいことは勿論である。その場合、き裂診断対象の構造を規格化した構造の解析モデルとしては、たとえば、荷重伝達型十字溶接継手、面内ガセット溶接継手、カバープレートをすみ肉溶接で取り付けた継手など、前記各疲労設計指針に示されている溶接継手の構造を備えたものとしてよいことは勿論である。 Of course, the analysis model may be changed according to the structure of the crack diagnosis target. In that case, as an analysis model of the structure that standardizes the structure to be diagnosed as a crack, for example, a load transmission type cross welded joint, an in-plane gusset welded joint, a joint in which a cover plate is attached by fillet welding, and the like. It goes without saying that the welded joint structure shown in the design guideline may be provided.
また、前記各疲労設計指針に示されている溶接継手の構造を備えたき裂なし状態の解析モデルと、き裂あり状態の解析モデルとを用意して、ひずみ変化率が設定された値以上となる複数の領域についての情報を予め求めておくようにすれば、き裂診断装置1,1A,1B,1Cは、様々なき裂診断対象に対して速やかに適用することが可能になる。
Further, an analysis model in a crackless state having a welded joint structure shown in each fatigue design guideline and an analysis model in a cracked state are prepared, and the strain change rate is equal to or higher than the set value. By obtaining information about the plurality of regions in advance, the crack
なお、き裂なし状態の解析モデルと、き裂あり状態の解析モデルとしては、前記したような規格化された構造のものを用いることが好ましいが、き裂診断対象の構造をそのまま模した構造のものを用いるようにしてもよいことは勿論である。この場合であっても、き裂診断装置1,1A,1B,1Cでは、前記各実施形態および変形例と同様の効果を得ることができる。
As the analysis model in the crackless state and the analysis model in the cracked state, it is preferable to use the one having the standardized structure as described above, but the structure imitates the structure of the crack diagnosis target as it is. Of course, the one may be used. Even in this case, the crack
[応用例]
前記各実施形態および変形例では、き裂診断装置1,1A,1B,1Cは、き裂診断対象100におけるき裂104の発生の有無を診断するものとして説明したが、き裂診断対象100に生じたき裂104の進展の検知に応用してもよい。
[Application example]
In each of the above-described embodiments and modifications, the crack
ここで、き裂104の進展という現象について考えると、き裂104の進展は、既に発生しているき裂104の先端側の延長上となる個所に、き裂104が生じる現象であると捉えることができる。
Here, considering the phenomenon of the growth of the
したがって、既存のき裂104の先端側の延長となる個所に限定して着目して、該個所についてのき裂104の発生の有無を診断すれば、き裂診断対象100全体では、既存のき裂104の進展の有無を検知できることになる。
Therefore, if the presence or absence of the occurrence of the
この点に鑑みて、前記各実施形態および変形例のき裂診断装置1,1A,1B,1Cと同様の構成において、き裂104の発生の有無の診断対象となる個所を、既存のき裂104の先端側の延長上となる個所に設定する。すなわち、前記各実施形態および変形例のき裂診断装置1,1A,1B,1Cと同様の構成において、ひずみセンサ2とひずみセンサ3a,3bを設置する領域11,12、領域15,16、領域19,20は、き裂104の発生の有無の診断対象となる個所を既存のき裂の先端側の延長上となる個所へずらして設定した構成とする。
In view of this point, in the same configuration as the crack
これらのひずみセンサ2、ひずみセンサ3a,3bから出力されるデータは、前記各実施形態および変形例の演算装置4と同様の機能を備えた演算装置で処理すればよい。
The data output from these
この構成によれば、演算装置では、き裂診断対象100において、既存のき裂104の進展の有無を検知することができる。
According to this configuration, the arithmetic unit can detect the presence or absence of the growth of the existing
なお、本発明は、前記各実施形態および変形例にのみ限定されるものではなく、演算装置4は、診断データ群の正常データ群との相対比較を行うときに、き裂検知用データaと比較用データbとの比例関係以外の相対関係を用いるようにしてもよい。
The present invention is not limited to each of the above-described embodiments and modifications, and the
演算装置4で行う診断データ群の正常データ群との相対比較の手法としては、診断データ群におけるき裂検知用データaと比較用データbとの比例関係について、正常データ群におけるき裂検知用データaと比較用データbとの比例関係との同等性を、F検定以外の任意の統計的検定の手法で検定してもよい。
As a method of relative comparison of the diagnostic data group with the normal data group performed by the
更に、演算装置4で行う診断データ群の正常データ群との相対比較の手法としては、正常データ群に対する診断データ群の異常性を、MT法(マハラノビスタグチメソッド)で検証する手法を採用してもよい。この場合、演算装置4は、前記異常性があると判断されると、き裂診断対象100にき裂104が発生していると判定する機能を備えるようにすればよい。
Further, as a method of relative comparison of the diagnostic data group with the normal data group performed by the
第1実施形態の変形例、第2実施形態、および、第3実施形態に、第4実施形態に示したフィルタ部21を備えた演算装置4を用いるようにしてもよい。
The
図1乃至図8では、領域9,10、領域11,12、領域13,14、領域15,16、領域17,18、領域19,20の形状を、楕円や多角形で示したが、それぞれ任意の形状としてもよいことは勿論である。また、領域9,10、領域11,12、領域13,14、領域15,16、領域17,18、領域19,20のサイズは、図示した以外のサイズであってもよいことは勿論である。
In FIGS. 1 to 8, the shapes of
き裂診断対象100は、構造物においてき裂の発生する位置が分かっている部分であれば、構造部材同士の溶接継手による接合部以外の任意の部分であってもよい。
The
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。 Of course, various other changes can be made without departing from the gist of the present invention.
2 ひずみセンサ、3a,3b ひずみセンサ、4 演算装置、5A,5B 解析モデル、8 き裂、9 領域、10 領域、11 領域、12 領域、13 領域、14 領域、15 領域、16 領域、17 領域、18 領域、19 領域、20 領域、21 フィルタ部、100 き裂診断対象、104 き裂、a き裂検知用データ(データ)、b 比較用データ(データ)
2 Strain sensor, 3a, 3b Strain sensor, 4 Arithmetic logic unit, 5A, 5B analysis model, 8 cracks, 9 regions, 10 regions, 11 regions, 12 regions, 13 regions, 14 regions, 15 regions, 16 regions, 17 regions , 18 area, 19 area, 20 area, 21 filter part, 100 crack diagnosis target, 104 crack, a crack detection data (data), b comparison data (data)
Claims (9)
前記き裂診断対象における第2の領域に設置される第2のひずみセンサと、
前記第1のひずみセンサによって取得されたき裂検知用データと前記第2のひずみセンサによって取得された比較用データが入力される演算装置とを備え、
前記演算装置は、
前記き裂診断対象にき裂が発生していない正常状態のときに入力される前記き裂検知用データと前記比較用データを、正常データ群として蓄積する機能と、
前記き裂診断対象のき裂診断時期に入力される前記き裂検知用データと前記比較用データを、診断データ群に設定する機能と、
前記診断データ群における前記き裂検知用データと前記比較用データとの比例関係について、前記正常データ群における前記き裂検知用データと前記比較用データとの比例関係との同等性を、統計的仮設検定によって検定することによって、前記き裂診断対象におけるき裂の発生の有無を判定する機能と、を備え、
前記第1の領域と前記第2の領域は、それぞれの領域において、前記き裂診断対象に対応する構造で且つき裂がない状態の第1の解析モデルにおいて所定の一方向に応力が作用するときの応力解析によるひずみの分布の結果と、前記き裂診断対象に対応する構造で且つき裂がある状態の第2の解析モデルにおいて前記所定の一方向に応力が作用するときの応力解析によるひずみの分布の結果との比較結果であるひずみ変化量により、前記第1の領域の前記ひずみ変化量と前記第2の領域の前記ひずみ変化量の相対的な変化割合が設定された値以上になるという条件を満たすように定められた2つの領域に対応する配置で、前記き裂診断対象に設定された2つの領域とされている、
き裂診断装置。 A first strain sensor installed in the first area of the crack diagnosis target,
A second strain sensor installed in the second region of the crack diagnosis target,
It is provided with an arithmetic unit for inputting crack detection data acquired by the first strain sensor and comparison data acquired by the second strain sensor.
The arithmetic unit
A function of accumulating the crack detection data and the comparison data, which are input when the crack diagnosis target is in a normal state where no crack has occurred, as a normal data group.
A function of setting the crack detection data and the comparison data input at the crack diagnosis time of the crack diagnosis target in the diagnostic data group, and
Regarding the proportional relationship between the crack detection data and the comparison data in the diagnostic data group, the equivalence of the proportional relationship between the crack detection data and the comparison data in the normal data group is statistically determined. It is provided with a function of determining the presence or absence of cracks in the crack diagnosis target by performing a test by a temporary test.
In each of the first region and the second region, stress acts in a predetermined direction in the first analysis model having a structure corresponding to the crack diagnosis target and in a state without cracks. By the result of the strain distribution by the stress analysis and the stress analysis when the stress acts in the predetermined one direction in the second analysis model having the structure corresponding to the crack diagnosis target and in the state where there is a crack. Depending on the amount of strain change, which is the result of comparison with the result of strain distribution, the relative change rate between the amount of strain change in the first region and the amount of strain change in the second region is equal to or greater than the set value. It is said that the two regions are set as the crack diagnosis target in the arrangement corresponding to the two regions determined to satisfy the condition of becoming.
Crack diagnostic device.
請求項1に記載のき裂診断装置。 The crack according to claim 1, wherein the test of equivalence is a test of equivalence between the response curved surface for the proportional relationship in the diagnostic data group and the response curved surface for the proportional relationship in the normal data group. Diagnostic device.
請求項1記載のき裂診断装置。 The two regions defined so as to satisfy the condition that the relative change rate between the strain change amount in the first region and the strain change amount in the second region is equal to or more than a set value are set. either an increase of strain variation in one region is strain claim 1 crack diagnostic apparatus according strain variation is reduced in the strain in the other region.
請求項1記載のき裂診断装置。 The two regions defined so as to satisfy the condition that the relative change rate between the strain change amount in the first region and the strain change amount in the second region is equal to or more than a set value are set. either an increase of strain variation is strain at one region, the other region of the strain variation is predetermined set crack diagnostic apparatus according to claim 1, wherein a small distortion change than value.
請求項1記載のき裂診断装置。 The two regions defined so as to satisfy the condition that the relative change rate between the strain change amount in the first region and the strain change amount in the second region is equal to or more than a set value are set. any strain variation in one region is the strain decrease in the other region of the strain variation is predetermined set crack diagnostic apparatus according to claim 1, wherein a small distortion change than value.
き裂診断対象にき裂が発生していない正常状態のときの前記き裂検知用データと前記比較用データを、正常データ群として蓄積する処理と、
前記き裂診断対象のき裂診断時期の前記き裂検知用データと前記比較用データを、診断データ群に設定する処理と、
前記診断データ群における前記き裂検知用データと前記比較用データとの比例関係について、前記正常データ群における前記き裂検知用データと前記比較用データとの比例関係との同等性を、統計的仮設検定によって検定することによって、前記き裂診断対象におけるき裂の発生の有無を判定する処理とを行い、
前記第1の領域と前記第2の領域は、それぞれの領域において、前記き裂診断対象に対応する構造で且つき裂がない状態の第1の解析モデルにおいて所定の一方向に応力が作用するときの応力解析によるひずみの分布の結果と、前記き裂診断対象に対応する構造で且つき裂がある状態の第2の解析モデルにおいて前記所定の一方向に応力が作用するときの応力解析によるひずみの分布の結果との比較結果であるひずみ変化量により、前記第1の領域の前記ひずみ変化量と前記第2の領域の前記ひずみ変化量の相対的な変化割合が設定された値以上になるという条件を満たすように定められた2つの領域に対応する配置で、前記き裂診断対象に設定された2つの領域とされている、
き裂診断方法。 The crack detection data is acquired by the first strain sensor installed in the first region of the crack diagnosis target, and compared by the second strain sensor installed in the second region of the crack diagnosis target. Processing to acquire data for
A process of accumulating the crack detection data and the comparison data in a normal state in which no crack has occurred in the crack diagnosis target as a normal data group, and
A process of setting the crack detection data and the comparison data of the crack diagnosis time of the crack diagnosis target in the diagnostic data group, and
Regarding the proportional relationship between the crack detection data and the comparison data in the diagnostic data group, the equivalence of the proportional relationship between the crack detection data and the comparison data in the normal data group is statistically determined. by assaying the temporary test have rows and process for determining the presence or absence of the occurrence of cracks in the crack diagnosis target,
In each of the first region and the second region, stress acts in a predetermined direction in the first analysis model having a structure corresponding to the crack diagnosis target and in a state without cracks. By the result of the strain distribution by the stress analysis and the stress analysis when the stress acts in the predetermined one direction in the second analysis model having the structure corresponding to the crack diagnosis target and in the state where there is a crack. Depending on the amount of strain change, which is the result of comparison with the result of strain distribution, the relative change rate between the amount of strain change in the first region and the amount of strain change in the second region is equal to or greater than the set value. It is said that the two regions are set as the crack diagnosis target in the arrangement corresponding to the two regions determined to satisfy the condition of becoming.
Crack diagnosis method.
請求項7に記載のき裂診断方法。 The crack according to claim 7 , wherein the test of equivalence is a test of equivalence between the response curved surface for the proportional relationship in the diagnostic data group and the response curved surface for the proportional relationship in the normal data group. Diagnostic method.
請求項7または8記載のき裂診断方法。 For data input from said first and second respective strain sensor, while passing a frequency component corresponding to the load mode set, the frequency component other than it claims 7 or 8, wherein further performs processing to cut How to diagnose cracks.
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