JP7633527B2 - EVALUATION APPARATUS, EVALUATION METHOD, INSPECTION METHOD, AND PROGRAM - Google Patents
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本発明は、構造部材の評価装置、評価方法および検査方法、ならびにこれらを実現するためのプログラムに関する。 The present invention relates to an evaluation device, evaluation method, and inspection method for structural members, as well as a program for implementing these.
鉄道車両用台車枠(以下、台車枠と略記する。)は、車体を支持すると共に、車輪、車軸、主電動機、駆動装置、およびサスペンション部品等の種々の台車部品を支持する構造部材である。鉄道車両の走行時には、上記の種々の台車部品から台車枠に荷重が伝達される。このため、台車枠には、これらの荷重に対して十分な強度および耐久性が要求される。 A bogie frame for railway vehicles (hereafter abbreviated as bogie frame) is a structural member that supports the car body as well as various bogie parts such as wheels, axles, main motors, drive units, and suspension parts. When the railway vehicle is running, loads are transmitted from the various bogie parts to the bogie frame. For this reason, the bogie frame must have sufficient strength and durability to withstand these loads.
そこで、従来、台車枠の強度を評価するために種々の方法が提案されている。例えば、特許文献1に開示された台車枠の強度評価方法では、台車枠のFEMモデルを用いて台車枠の強度評価が行われる。 Therefore, various methods have been proposed to evaluate the strength of the bogie frame. For example, in the method of evaluating the strength of the bogie frame disclosed in Patent Document 1, the strength of the bogie frame is evaluated using an FEM model of the bogie frame.
具体的には、特許文献1の強度評価方法では、FEMモデルの表面上の複数の節点に対してそれぞれ仮想的に歪みゲージが定義され、荷重負荷時に生じる応力が節点ごとに算出される。そして、予め準備された耐久限度線図と節点ごとに算出された応力とに基づいて、各節点における安全率が算出される。また、特許文献1の強度評価方法では、算出された各節点の安全率に基づいて、コンター図(安全率分布図)が作成される。 Specifically, in the strength evaluation method of Patent Document 1, a virtual strain gauge is defined for each of the multiple nodes on the surface of the FEM model, and the stress that occurs when a load is applied is calculated for each node. Then, a safety factor at each node is calculated based on a previously prepared endurance limit diagram and the stress calculated for each node. Furthermore, in the strength evaluation method of Patent Document 1, a contour diagram (safety factor distribution diagram) is created based on the calculated safety factor for each node.
特許文献1の強度評価方法は、例えば、台車枠の非破壊検査(磁粉探傷、浸透探傷、超音波探傷または産業用CTスキャン等)の際に利用することができる。具体的には、作業者は、特許文献1の強度評価方法を利用して作成された台車枠の安全率分布図に基づいて、台車枠のうち重点的に検査を行うべき部位(安全率が低い部位)を把握することができる。 The strength evaluation method of Patent Document 1 can be used, for example, during non-destructive testing of bogie frames (magnetic particle testing, penetrant testing, ultrasonic testing, industrial CT scanning, etc.). Specifically, based on a safety factor distribution map of the bogie frame created using the strength evaluation method of Patent Document 1, an operator can identify the areas of the bogie frame that should be inspected with priority (areas with low safety factors).
ところで、台車枠の検査対象位置を適切に把握するためには、台車枠の外表面(外観に表れる表面)および内表面(例えば、閉断面部の内面)のうち強度が低い部位(例えば、安全率が低い部位)を適切に把握する必要がある。この点に関して、作業者は、安全率分布図が付されたFEMモデルの外観を確認することによって、台車枠の外表面の各部の安全率を容易に把握することができる。 Incidentally, in order to properly identify the inspection positions of the bogie frame, it is necessary to properly identify the areas of the outer surface (the surface visible on the outside) and inner surface (e.g., the inner surface of a closed cross-section) of the bogie frame that have low strength (e.g., areas with a low safety factor). In this regard, by checking the appearance of the FEM model with a safety factor distribution diagram, the worker can easily understand the safety factor of each part of the outer surface of the bogie frame.
一方で、FEMモデルの外観からは、台車枠の内表面の各部の安全率を把握することはできない。このため、作業者は、安全率分布図が付されたFEMモデルの内部を表示させて、台車枠の内表面において安全率が低い部位を確認しなければならない。 On the other hand, it is not possible to grasp the safety factor of each part of the inner surface of the bogie frame from the appearance of the FEM model. For this reason, workers must display the inside of the FEM model, which is accompanied by a safety factor distribution diagram, to identify areas on the inner surface of the bogie frame that have a low safety factor.
このように、従来の評価方法では、台車枠の検査対象位置を適切に把握するためには、FEMモデルに付された外表面の情報(上記の例では安全率)および内表面の情報を、それぞれ別個に確認する必要があり、作業効率の点で改善の余地があった。 As such, with conventional evaluation methods, in order to properly determine the inspection target positions on the bogie frame, it was necessary to check the outer surface information (safety factor in the above example) and inner surface information attached to the FEM model separately, leaving room for improvement in terms of work efficiency.
そこで、本発明は、構造部材の検査対象位置を効率よく把握することを可能にする評価装置、評価方法およびプログラム、ならびに当該評価装置を用いた構造部材の検査方法を提供することを目的としている。 The present invention aims to provide an evaluation device, evaluation method, and program that enable efficient identification of inspection target positions in structural components, as well as an inspection method for structural components using the evaluation device.
本発明は、下記の評価装置、評価方法、検査方法およびプログラムを要旨とする。 The present invention relates to the following evaluation device, evaluation method, inspection method, and program.
(1)外表面および内表面を有するFEMモデルに荷重を与え、前記外表面の複数の第1節点に生じる第1応力に関する数値および前記内表面の複数の第2節点に生じる第2応力に関する数値を算出する応力算出部と、
前記第1応力に関する数値および前記第2応力に関する数値を比較する比較部と、
前記複数の第1節点それぞれに生じる応力に関する数値として前記第1応力に関する数値を出力する出力部と、を備え、
前記複数の第2節点は、いずれかの前記第1節点に対応付けられており、
前記比較部は、前記複数の第2節点それぞれについて、対応付けられた前記第1節点との間で前記第1応力に関する数値と前記第2応力に関する数値とを比較し、比較結果が予め設定された第1要件を満たしているか否かを判定し、
前記出力部は、前記比較部によって前記比較結果が前記第1要件を満たしていると判定された前記第2節点の前記第2応力に関する数値を、その第2節点に対応付けられた前記第1節点に生じる前記応力に関する数値として、前記第1応力に関する数値に代えて出力する、構造部材の評価装置。
(1) a stress calculation unit that applies a load to an FEM model having an outer surface and an inner surface, and calculates a value related to a first stress generated at a plurality of first nodes on the outer surface and a value related to a second stress generated at a plurality of second nodes on the inner surface;
a comparison unit that compares the value related to the first stress with the value related to the second stress;
an output unit that outputs a numerical value related to the first stress as a numerical value related to the stress generated at each of the plurality of first nodes;
the second nodes are associated with any one of the first nodes,
the comparison unit compares, for each of the second nodes, a numerical value related to the first stress with a numerical value related to the second stress between the corresponding first node and the second node, and determines whether or not a comparison result satisfies a preset first requirement;
The output unit outputs a numerical value related to the second stress of the second node for which the comparison unit has determined that the comparison result satisfies the first requirement, as a numerical value related to the stress occurring at the first node corresponding to the second node, in place of the numerical value related to the first stress.
(2)2つ以上の前記第2節点が共通の1つの前記第1節点に対応付けられている場合、前記比較部は、前記2つ以上の前記第2節点それぞれについて、前記1つの前記第1節点との間で前記第1応力に関する数値と前記第2応力に関する数値とを比較し、比較結果が前記第1要件を満たしているか否かを判定し、
前記出力部は、前記2つ以上の前記第2節点の前記比較結果がいずれも前記第1要件を満たしている場合、前記2つ以上の前記第2節点のうち、予め設定された第2要件を満たした前記第2節点の前記第2応力に関する数値を、その第2節点に対応付けられた前記第1節点に生じる前記応力に関する数値として、前記第1応力に関する数値に代えて出力する、上記(1)に記載の構造部材の評価装置。
(2) When two or more of the second nodes are associated with one common first node, the comparison unit compares the numerical value related to the first stress with the numerical value related to the second stress between each of the two or more second nodes and the one common first node, and determines whether or not a comparison result satisfies the first requirement;
The structural member evaluation device described in (1) above, wherein when the comparison results of the two or more second nodes all satisfy the first requirement, the output unit outputs a numerical value related to the second stress of a second node among the two or more second nodes that satisfies a predetermined second requirement as a numerical value related to the stress generated in the first node corresponding to that second node, instead of a numerical value related to the first stress.
(3)前記複数の第2節点をそれぞれ、いずれかの前記第1節点に対応付ける、対応関係生成部を備える、上記(1)または(2)に記載の構造部材の評価装置。 (3) The structural member evaluation device described in (1) or (2) above, further comprising a correspondence generating unit that associates each of the second nodes with one of the first nodes.
(4)前記対応関係生成部は、前記第1節点と前記第2節点との距離に基づいて、前記複数の第2節点をそれぞれ、いずれかの前記第1節点に対応付ける、上記(3)に記載の構造部材の評価装置。 (4) The structural member evaluation device described in (3) above, in which the correspondence generation unit associates each of the second nodes with one of the first nodes based on the distance between the first node and the second node.
(5)前記対応関係生成部は、前記第2節点に対する前記第1節点の方向に基づいて、前記複数の第2節点をそれぞれ、いずれかの前記第1節点に対応付ける、上記(3)に記載の構造部材の評価装置。 (5) The structural member evaluation device described in (3) above, in which the correspondence generation unit associates each of the second nodes with one of the first nodes based on the orientation of the first node relative to the second node.
(6)前記第1応力に関する数値および前記第2応力に関する数値はそれぞれ、安全率である、上記(1)から(5)のいずれかに記載の構造部材の評価装置。 (6) The structural member evaluation device according to any one of (1) to (5) above, wherein the numerical value relating to the first stress and the numerical value relating to the second stress are each a safety factor.
(7)前記第1応力に関する数値および前記第2応力に関する数値はそれぞれ、応力値である、上記(1)から(5)のいずれかに記載の構造部材の評価装置。 (7) The structural member evaluation device according to any one of (1) to (5) above, wherein the numerical value relating to the first stress and the numerical value relating to the second stress are each a stress value.
(8)前記出力部の出力に基づいて、前記外表面に生じる応力に関する数値の分布図を作成する分布図作成部を備える、上記(1)から(7)のいずれかに記載の構造部材の評価装置。 (8) A structural member evaluation device according to any one of (1) to (7) above, comprising a distribution map creation unit that creates a distribution map of numerical values related to stress occurring on the outer surface based on the output of the output unit.
(9)前記出力部は、前記内表面のうち予め設定された領域に含まれる前記第2節点に対応付けられた前記第1節点に生じる前記応力に関する数値として、予め設定された数値を、前記第1応力に関する数値に代えて出力する、上記(1)から(8)のいずれかに記載の構造部材の評価装置。 (9) The structural member evaluation device according to any one of (1) to (8) above, wherein the output unit outputs a preset numerical value instead of the numerical value related to the first stress as the numerical value related to the stress occurring at the first node associated with the second node included in a preset region of the inner surface.
(10)前記出力部の出力に基づいて、前記外表面における検査対象位置を特定する特定部を備える、上記(1)から(9)のいずれかに記載の構造部材の評価装置。 (10) A structural member evaluation device according to any one of (1) to (9) above, comprising an identification unit that identifies an inspection target position on the outer surface based on the output of the output unit.
(11)前記特定部は、前記出力部の出力に基づいて、前記検査対象位置における検査の重要度を判定する、上記(10)に記載の構造部材の評価装置。 (11) The structural member evaluation device described in (10) above, in which the identification unit determines the importance of the inspection at the inspection target position based on the output of the output unit.
(12)前記特定部は、前記内表面のうち予め設定された領域に含まれる前記第2節点に対応付けられた前記第1節点を、前記検査対象位置として特定する、上記(10)または(11)に記載の構造部材の評価装置。 (12) The structural member evaluation device described in (10) or (11) above, wherein the identification unit identifies the first node associated with the second node included in a predetermined area of the inner surface as the inspection target position.
(13)構造部材の外表面の任意の検査位置について、検査によって得られた損傷度と、前記出力部によって出力された前記応力に関する数値と、応力に関する数値、損傷度および標準使用期間の関係を示す情報とに基づいて、前記検査位置の標準使用期間を算出する期間算出部を備える、上記(1)から(12)のいずれかに記載の構造部材の評価装置。 (13) A structural member evaluation device according to any one of (1) to (12) above, comprising a period calculation unit that calculates the standard use period of an arbitrary inspection position on the outer surface of a structural member based on the degree of damage obtained by inspection, the numerical value of the stress output by the output unit, and information indicating the relationship between the numerical value of the stress, the degree of damage, and the standard use period.
(14)外表面および内表面を有するFEMモデルを用いてコンピュータによって実行される構造部材の評価方法であって、
前記外表面は複数の第1節点を含み、前記内表面は複数の第2節点を含み、かつ前記複数の第2節点はいずれかの前記第1節点に対応付けられており、
前記複数の第1節点に生じる第1応力に関する数値および前記複数の第2節点に生じる第2応力に関する数値を算出し、
前記複数の第2節点それぞれについて、対応付けられた前記第1節点との間で前記第1応力に関する数値と前記第2応力に関する数値とを比較し、比較結果が予め設定された第1要件を満たしているか否かを判定し、
前記複数の第1節点それぞれに生じる応力に関する数値として前記第1応力に関する数値を出力し、
前記比較結果が前記第1要件を満たしていると判定された前記第2節点の前記第2応力に関する数値を、その第2節点に対応付けられた前記第1節点に生じる前記応力に関する数値として、前記第1応力に関する数値に代えて出力する、構造部材の評価方法。
(14) A method for evaluating a structural member implemented by a computer using a FEM model having an outer surface and an inner surface, comprising the steps of:
the outer surface includes a plurality of first nodes, the inner surface includes a plurality of second nodes, and the plurality of second nodes are associated with any of the first nodes;
Calculating a value related to a first stress generated at the first nodes and a value related to a second stress generated at the second nodes;
For each of the second nodes, a numerical value related to the first stress is compared with a numerical value related to the second stress between the corresponding first nodes, and it is determined whether or not a comparison result satisfies a first requirement set in advance;
outputting a numerical value related to the first stress as a numerical value related to the stress generated at each of the plurality of first nodes;
A method for evaluating a structural member, in which a numerical value relating to the second stress of the second node for which the comparison result is determined to satisfy the first requirement is output as a numerical value relating to the stress occurring at the first node corresponding to the second node, instead of a numerical value relating to the first stress.
(15)2つ以上の前記第2節点が共通の1つの前記第1節点に対応付けられている場合、前記2つ以上の前記第2節点それぞれについて、前記1つの前記第1節点との間で前記第1応力に関する数値と前記第2応力に関する数値とを比較し、比較結果が前記第1要件を満たしているか否かを判定し、
前記2つ以上の前記第2節点の前記比較結果がいずれも前記第1要件を満たしている場合、前記2つ以上の前記第2節点のうち、予め設定された第2要件を満たした前記第2節点の前記第2応力に関する数値を、その第2節点に対応付けられた前記第1節点に生じる前記応力に関する数値として、前記第1応力に関する数値に代えて出力する、上記(14)に記載の構造部材の評価方法。
(15) When two or more of the second nodes correspond to a common first node, a numerical value related to the first stress is compared with a numerical value related to the second stress between the two or more second nodes and the common first node, and it is determined whether or not the comparison result satisfies the first requirement;
The method for evaluating a structural member described in (14) above, in which, when the comparison results of the two or more second nodes all satisfy the first requirement, a numerical value relating to the second stress of the second node among the two or more second nodes that satisfies a predetermined second requirement is output as a numerical value relating to the stress generated in the first node corresponding to that second node, instead of a numerical value relating to the first stress.
(16)前記複数の第2節点をそれぞれ、いずれかの前記第1節点に対応付ける、上記(14)または(15)に記載の構造部材の評価方法。 (16) A method for evaluating a structural member according to (14) or (15) above, in which each of the second nodes is associated with one of the first nodes.
(17)前記第1節点と前記第2節点との距離に基づいて、前記複数の第2節点をそれぞれ、いずれかの前記第1節点に対応付ける、上記(16)に記載の構造部材の評価方法。 (17) A method for evaluating a structural member according to (16) above, in which each of the second nodes is associated with one of the first nodes based on the distance between the first node and the second node.
(18)前記第2節点に対する前記第1節点の方向に基づいて、前記複数の第2節点をそれぞれ、いずれかの前記第1節点に対応付ける、上記(16)に記載の構造部材の評価方法。 (18) A method for evaluating a structural member according to (16) above, in which each of the second nodes is associated with one of the first nodes based on the orientation of the first node relative to the second node.
(19)前記第1応力に関する数値および前記第2応力に関する数値はそれぞれ、安全率である、上記(14)から(18)のいずれかに記載の構造部材の評価方法。 (19) A method for evaluating a structural member according to any one of (14) to (18) above, wherein the numerical value relating to the first stress and the numerical value relating to the second stress are each a safety factor.
(20)前記第1応力に関する数値および前記第2応力に関する数値はそれぞれ、応力値である、上記(14)から(18)のいずれかに記載の構造部材の評価方法。 (20) A method for evaluating a structural member according to any one of (14) to (18) above, wherein the numerical value relating to the first stress and the numerical value relating to the second stress are each a stress value.
(21)前記出力された前記応力に関する数値に基づいて、前記外表面に生じる応力に関する数値の分布図を作成する、上記(14)から(20)のいずれかに記載の構造部材の評価方法。 (21) A method for evaluating a structural member according to any one of (14) to (20) above, which creates a distribution map of values related to the stress occurring on the outer surface based on the outputted values related to the stress.
(22)前記内表面のうち予め設定された領域に含まれる前記第2節点に対応付けられた前記第1節点に生じる前記応力に関する数値として、予め設定された数値を、前記第1応力に関する数値に代えて出力する、上記(14)から(21)のいずれかに記載の構造部材の評価方法。 (22) A method for evaluating a structural member according to any one of (14) to (21) above, in which a preset numerical value is output as the numerical value related to the stress occurring at the first node associated with the second node included in a preset region of the inner surface, instead of the numerical value related to the first stress.
(23)前記出力された前記応力に関する数値に基づいて、前記外表面における検査対象位置を特定する、上記(14)から(22)のいずれかに記載の構造部材の評価方法。 (23) A method for evaluating a structural member according to any one of (14) to (22) above, in which an inspection target position on the outer surface is identified based on the output numerical value related to the stress.
(24)前記出力された前記応力に関する数値に基づいて、前記検査対象位置における検査の重要度を判定する、上記(23)に記載の構造部材の評価方法。 (24) A method for evaluating a structural member as described in (23) above, which determines the importance of the inspection at the inspection target position based on the output numerical value related to the stress.
(25)前記内表面のうち予め設定された領域に含まれる前記第2節点に対応付けられた前記第1節点を、前記検査対象位置として特定する、上記(23)または(24)に記載の構造部材の評価方法。 (25) A method for evaluating a structural member according to (23) or (24) above, in which the first node associated with the second node included in a predetermined region of the inner surface is identified as the inspection target position.
(26)構造部材の外表面の任意の検査位置について、検査によって得られた損傷度と、前記出力された前記応力に関する数値と、応力に関する数値、損傷度および標準使用期間の関係を示す情報とに基づいて、前記検査位置の標準使用期間を算出する、上記(14)から(25)のいずれかに記載の構造部材の評価方法。 (26) A method for evaluating a structural member according to any one of (14) to (25) above, which calculates the standard use period for any inspection position on the outer surface of a structural member based on the degree of damage obtained by inspection, the output numerical value related to the stress, and information indicating the relationship between the numerical value related to the stress, the degree of damage, and the standard use period.
(27)上記(1)から(13)のいずれかに記載の評価装置を用いて、構造部材の前記FEMモデルの前記外表面の前記複数の第1節点に生じる前記応力に関する数値を取得し、取得した前記複数の第1節点に生じる応力に関する数値に基づいて前記構造部材を検査する、構造部材の検査方法。 (27) A method for inspecting a structural member, comprising: acquiring numerical values relating to the stress occurring at the first nodes of the outer surface of the FEM model of the structural member using an evaluation device described in any one of (1) to (13) above; and inspecting the structural member based on the acquired numerical values relating to the stress occurring at the first nodes.
(28)上記(14)から(26)のいずれかに記載の評価方法をコンピュータに実行させるプログラム。 (28) A program for causing a computer to execute the evaluation method described in any one of (14) to (26) above.
本発明によれば、構造部材の検査対象位置を効率よく把握することができる。 The present invention makes it possible to efficiently determine the inspection target positions of structural members.
以下、本発明の実施の形態に係る評価装置および評価方法、これらを実現するためのプログラム、ならびに構造部材の検査方法について説明する。なお、以下においては、構造部材の一例として鉄道車両用台車枠を挙げ、鉄道車両用台車枠の各部に生じる応力に関する数値(本実施形態では、安全率)を評価装置によって算出する場合について説明する。 The following describes an evaluation device and evaluation method according to an embodiment of the present invention, a program for implementing these, and a method for inspecting structural members. In the following, a railroad vehicle bogie frame is given as an example of a structural member, and a case is described in which a numerical value (in this embodiment, a safety factor) related to the stress generated in each part of the railroad vehicle bogie frame is calculated by the evaluation device.
[装置構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る評価装置の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る評価装置10は、応力算出部12、比較部14、および出力部16を備える。
[Device configuration]
1 is a block diagram showing a schematic configuration of an evaluation device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
図2は、本実施形態に係る評価装置10の評価対象となる鉄道車両用台車枠の一例を示す斜視図である。図2に示すように、台車枠100は、一対の側梁102と、一対の側梁102を接続する横梁104とを備えている。横梁104は、一対のパイプ部材104aを有している。以下においては、評価装置10が、台車枠100のFEMモデルを用いて、台車枠100の各部の強度評価(安全率の算出)を行う場合について説明する。ただし、評価装置10によって評価される台車枠の構成は図2に示す台車枠100に限定されず、評価装置10は、種々の構成の台車枠の強度評価を行うために用いられる。
Figure 2 is a perspective view showing an example of a bogie frame for a railway vehicle to be evaluated by the
図1に示すように、評価装置10には、評価対象となる構造部材(本実施形態では、台車枠100)のFEM(Finite Element Method)モデルが与えられる。FEMモデルは、複数の要素および複数の節点を有する。本実施形態では、複数の節点には、コーナー節点(一次節点:要素の角に配置された節点)に加えて、中間節点(二次節点:コーナー節点とコーナー節点との間に位置するように要素辺上に配置された節点)が含まれてもよい。なお、FEMモデルとしては、有限要素法(FEM)による応力解析において用いられる公知の解析モデルを利用することができるので、FEMモデルについての詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 1, the
なお、本実施形態では、他の装置において作成されたFEMモデルが評価装置10に与えられるが、公知のFEM解析ソフトと同様に、ユーザの操作に基づいて評価装置10においてFEMモデルが作成されてもよい。
In this embodiment, an FEM model created in another device is provided to the
本実施形態では、FEMモデルの表面は、予め定義付けられた外表面および内表面を含む。外表面とは、例えば、台車枠100の外部から視認できる表面であり、内表面とは、例えば、台車枠100の外部から視認できない表面(閉断面部の内面等)である。外表面および内表面の定義付けは、例えば、FEMモデルを作成する際にユーザが行えばよい。
In this embodiment, the surfaces of the FEM model include predefined outer and inner surfaces. The outer surface is, for example, a surface that can be seen from outside the
本実施形態では、FEMモデルの外表面に含まれる複数の節点にはそれぞれ、外表面の節点であることを示す情報が予め付与され、内表面に含まれる複数の節点にはそれぞれ、内表面の節点であることを示す情報が予め付与されている。このようにして、本実施形態では、FEMモデルの表面の各部が、外表面または内表面に設定されている。以下、外表面に含まれる節点を第1節点と称し、内表面に含まれる節点を第2節点と称する。 In this embodiment, each of the multiple nodes included in the outer surface of the FEM model is given information in advance indicating that it is a node on the outer surface, and each of the multiple nodes included in the inner surface is given information in advance indicating that it is a node on the inner surface. In this way, in this embodiment, each part of the surface of the FEM model is set to the outer surface or the inner surface. Hereinafter, the nodes included in the outer surface are referred to as first nodes, and the nodes included in the inner surface are referred to as second nodes.
本実施形態では、複数の第2節点はそれぞれ、いずれかの第1節点に予め対応付けられている。なお、第1節点と第2節点との対応付けは、ユーザが任意に設定したルールに従って行えばよい。本実施形態では、任意の第2節点に相当する位置を外表面側から非破壊検査(磁粉探傷、浸透探傷、超音波探傷または産業用CTスキャン等)すると仮定した場合に、検査領域に含まれる第1節点が、その第2節点に対応付けられる。言い換えると、第2節点の近傍に位置する第1節点が、その第2節点に対応付けられる。具体的には、例えば、第1節点と第2節点との距離に基づいて、または第2節点に対する第1節点の方向に基づいて、第2節点を第1節点に対応付けることができる。以下、図面を用いて簡単に説明する。 In this embodiment, each of the multiple second nodes is previously associated with one of the first nodes. The association between the first nodes and the second nodes may be performed according to a rule arbitrarily set by the user. In this embodiment, assuming that a position corresponding to an arbitrary second node is subjected to non-destructive testing (magnetic particle testing, penetrant testing, ultrasonic testing, industrial CT scanning, etc.) from the outer surface side, the first node included in the inspection area is associated with the second node. In other words, the first node located in the vicinity of the second node is associated with the second node. Specifically, for example, the second node can be associated with the first node based on the distance between the first node and the second node, or based on the direction of the first node relative to the second node. A brief explanation will be given below using the drawings.
図3は、台車枠100のFEMモデル200の一部を示す図である。図3には、FEMモデル200の外表面200aの第1節点N11,N12,N13、および内表面200bの第2節点N2が示されている。なお、実際には、FEMモデル200には、5つ以上の節点が設けられているが、説明を簡便にするために、図3には4つの節点N11,N12,N13,N2のみを示している。
Figure 3 is a diagram showing a portion of the
図3に示す例では、第2節点N2の近傍に、3つの第1節点N11,N12,N13が位置している。第2節点N2と第1節点N12との距離d2は、第2節点N2と第1節点N11との距離d1よりも小さく、第2節点N2と第1節点N13との距離d3よりも小さい。例えば、第1節点と第2節点との距離に基づいて第2節点を第1節点に対応付ける場合には、第2節点N2を、第2節点N2に最も近い第1節点N12に対応付ければよい。このように、第1節点と第2節点との距離に基づいて第2節点を第1節点に対応付ける場合には、複数の第1節点のうち、任意の第2節点に最も近い第1節点を、その第2節点に対応付ければよい。 In the example shown in FIG. 3, three first nodes N11, N12, and N13 are located near the second node N2. The distance d2 between the second node N2 and the first node N12 is smaller than the distance d1 between the second node N2 and the first node N11, and is smaller than the distance d3 between the second node N2 and the first node N13. For example, when associating a second node with a first node based on the distance between the first node and the second node, the second node N2 may be associated with the first node N12 that is closest to the second node N2. In this way, when associating a second node with a first node based on the distance between the first node and the second node, the first node that is closest to any second node among the multiple first nodes may be associated with that second node.
また、図3に示す例では、第2節点N2から第1節点N12に向かう方向と、第2節点N2において内表面200bに対して垂直な方向(矢印Xで示す方向:以下、第2節点N2の垂直方向Xと記載する。)とのなす角θ2は、第2節点N2から第1節点N11に向かう方向と第2節点N2の垂直方向Xとがなす角θ1よりも小さく、第2節点N2から第1節点N13に向かう方向と第2節点N2の垂直方向Xとがなす角θ3よりも小さい。例えば、第2節点に対する第1節点の方向に基づいて第2節点を第1節点に対応付ける場合には、第2節点N2を、第2節点N2に対する方向が、第2節点N2の垂直方向Xに最も近い第1節点N12に対応付ければよい。このように、第2節点に対する第1節点の方向に基づいて第2節点を第1節点に対応付ける場合には、複数の第1節点のうち、任意の第2節点に対する方向がその第2節点の垂直方向に最も近くなる第1節点を、その第2節点に対応付ければよい。
3, the angle θ2 between the direction from the second node N2 to the first node N12 and the direction perpendicular to the
図1を参照して、応力算出部12は、ユーザによって設定された条件に従ってFEMモデルに荷重を与え、FEMモデルの表面の各節点に生じる応力に関する数値(本実施形態では、安全率)を算出する。本実施形態では、応力算出部12は、まず、ユーザによって設定された荷重に基づいてFEMモデルに荷重を与え、有限要素法による応力解析を行うことによって、複数の第1節点に生じる第1応力および複数の第2節点に生じる第2応力を算出する。次に、応力算出部12は、各節点について、算出した応力と、予め設定された許容応力とに基づいて、安全率を算出する。以下、応力算出部12が算出した第1節点の安全率を第1安全率と称し、応力算出部12が算出した第2節点の安全率を第2安全率と称する。本実施形態では、第1安全率が、第1応力に関する数値に対応し、第2安全率が、第2応力に関する数値に対応する。
Referring to FIG. 1, the
本実施形態では、応力算出部12は、例えば、各節点について、予め設定された許容応力と算出された応力との比を、安全率として算出する。言い換えると、応力算出部12は、各節点について、予め設定された許容応力を、算出された応力で除算することによって得られる値を、安全率として算出する。なお、各節点の応力および安全率の算出方法は特に限定されず、公知の方法を利用して各節点の応力および安全率を算出することができる。例えば、特開2005-190242号公報または特開2021-67991号公報に記載された方法を利用して、各節点の応力および安全率を算出してもよい。
In this embodiment, the
比較部14は、複数の第2節点それぞれについて、対応付けられた第1節点との間で、応力算出部12が算出した第1安全率と第2安全率とを比較し、比較結果が予め設定された第1要件を満たしているか否かを判定する。本実施形態では、比較部14は、第2安全率が第1安全率よりも低い場合、第1安全率と第2安全率との比較結果が第1要件を満たしていると判定する。
The
出力部16は、応力算出部12が算出した第1安全率を、第1節点の安全率として出力する。また、出力部16は、応力算出部12が算出した第2安全率を、第2節点の安全率として出力する。ただし、出力部16は、比較部14によって比較結果が第1要件を満たしていると判定された第2節点の第2安全率を、その第2節点に対応付けられた第1節点の安全率として、第1安全率に代えて出力する。
The
以上のように、本実施形態では、第2節点は、その第2節点の近傍に位置する第1節点に対応付けられている。また、第2節点の第2安全率が、その第2節点に対応付けられた第1節点の第1安全率よりも低い場合には、出力部16は、第1節点の安全率として、第1安全率ではなく第2安全率を出力する。例えば、図3において、応力算出部12が算出した第2節点N2の第2安全率が、応力算出部12が算出した第1節点N12の第1安全率よりも低い場合には、出力部16は、第1節点N12の安全率として、第2節点N2の第2安全率を出力する。
As described above, in this embodiment, the second node is associated with the first node located in the vicinity of the second node. Furthermore, if the second safety factor of the second node is lower than the first safety factor of the first node associated with the second node, the
このため、出力部16から出力された第1節点の安全率が低い部位では、外表面および内表面のうちの少なくとも一方において安全率が低くなっている。したがって、作業者は、評価装置10を用いてFEMモデルの複数の第1節点の安全率を取得し、取得した複数の第1節点の安全率に基づいて、台車枠100を適切に検査することができる。例えば、作業者は、出力部16から出力された第1節点の安全率が低い部位を台車枠100の外側から非破壊検査することによって、台車枠100のうち安全率が低くなっている部位を適切に検査することができる。言い換えると、作業者は、FEMモデルの外表面の複数の第1節点に付された情報(本実施形態では、第1安全率または第2安全率)を確認することによって、内表面の複数の第2節点に付された情報を確認しなくても、台車枠100の検査対象位置を適切に把握することができる。この場合、FEMモデルの外表面の複数の第1節点に付された情報および内表面の複数の第2節点に付された情報をそれぞれ別個に確認する場合に比べて、作業効率が向上する。
Therefore, in the portion where the safety factor of the first node output from the
次に、評価装置10の具体的な構成について説明する。図4は、本発明の一実施形態に係る評価装置の構成を具体的に示すブロック図である。
Next, the specific configuration of the
図4に示すように、本実施形態に係る評価装置10は、応力算出部12、比較部14および出力部16に加えて、付与部18、対応関係生成部20、記憶部22、分布図作成部24、特定部26および期間算出部28を備えている。
As shown in FIG. 4, the
付与部18は、FEMモデルの複数の第1節点および複数の第2節点に対してそれぞれ、複数の材料区分の中から選択された一の材料区分を付与するとともに、複数の仕様区分の中から選択された一の仕様区分を付与する。本実施形態において材料区分とは、台車枠100において各節点に対応する部分の材料の種類(例えば、SM400、SM400A、SM490、SM490A等)を示す区分である。また、仕様区分とは、各節点に対応する部分の状態(例えば、母材、溶接まま、研磨仕上げ等)を示す区分である。本実施形態では、付与部18は、ユーザによって入力された材料区分および仕様区分に従って、各節点に材料区分および仕様区分を付与する。なお、上述の実施形態では、FEMモデルの外表面および内表面が予め規定されている場合について説明した。しかしながら、付与部18が、ユーザの操作に基づいて、FEMモデルの表面の複数の節点にそれぞれ、外表面の節点であることを示す情報または内表面の節点であることを示す情報を付与することによって、外表面および内表面が規定されてもよい。
The assigning
対応関係生成部20は、予め設定されたルールに従って、評価装置10に与えられたFEMモデルの複数の第2節点をそれぞれ、いずれかの第1節点に対応付ける。なお、第1節点と第2節点との対応付けは、上述の実施形態と同様に行われるので、詳細な説明は省略する。
The
記憶部22は、安全率情報および使用期間情報を記憶している。安全率情報および使用期間情報については後述する。
The
応力算出部12は、上述したように、FEMモデルに荷重を与え、複数の第1節点それぞれの第1安全率および複数の第2節点それぞれの第2安全率を算出する。ただし、本実施形態では、応力算出部12は、記憶部22に記憶された複数の安全率情報を用いて、第1安全率および第2安全率を算出する。安全率情報とは、節点周りに生じる応力に基づいて当該節点における安全率を算出するための情報である。
As described above, the
複数の安全率情報にはそれぞれ、特定の材料区分および仕様区分が紐付けられている。例えば、一つの安全率情報には、材料区分「SM400」および仕様区分「母材」が紐付けられる。また、例えば、他の安全率情報には、材料区分「SM400」および仕様区分「溶接まま」が紐付けられる。本実施形態では、各節点に対して付与可能な材料区分の数と各節点に対して付与可能な仕様区分の数とを乗算して得られる数の安全率情報が用いられる。なお、複数の安全率情報は、評価装置10によって台車枠100の評価を行う際にユーザによって入力されてもよい。
Each of the multiple safety factor information is linked to a specific material category and specification category. For example, one piece of safety factor information is linked to the material category "SM400" and the specification category "base material". Furthermore, for example, another piece of safety factor information is linked to the material category "SM400" and the specification category "as welded". In this embodiment, the number of safety factor information obtained by multiplying the number of material categories that can be assigned to each node by the number of specification categories that can be assigned to each node is used. Note that the multiple pieces of safety factor information may be input by the user when the
本実施形態では、応力算出部12は、複数の第1節点および複数の第2節点のそれぞれについて、付与部18で付与された材料区分および仕様区分に対応する安全率を算出する。
In this embodiment, the
比較部14は、上述したように、複数の第2節点それぞれについて、対応付けられた第1節点との間で、応力算出部12が算出した第1安全率と第2安全率とを比較し、比較結果が予め設定された第1要件を満たしているか否かを判定する。上述したように、比較部14は、第2安全率が第1安全率よりも低い場合、第1安全率と第2安全率との比較結果が第1要件を満たしていると判定する。
As described above, the
出力部16は、上述したように、応力算出部12が算出した各第1節点の第1安全率および各第2節点の第2安全率を出力する。また、上述したように、出力部16は、比較部14によって比較結果が第1要件を満たしていると判定された第2節点の第2安全率を、その第2節点に対応付けられた第1節点の安全率として、第1安全率に代えて出力する。
As described above, the
なお、対応関係生成部20において第2節点を第1節点に対応付ける際に、2つ以上の第2節点が共通の1つの第1節点に対応付けられる場合があり得る。この場合、比較部14は、2つ以上の第2節点それぞれについて、共通の1つの第1節点との間で、第1安全率と第2安全率とを比較し、比較結果が予め設定された第1要件を満たしているか否かを判定する。
When the
また、出力部16は、上記2つ以上の第2節点(第2安全率)と上記共通の1つの第1節点(第1安全率)との比較結果がいずれも上記第1要件を満たしている場合、上記2つ以上の第2節点のうち、予め設定された第2要件を満たした第2節点の第2安全率を、その第2節点に対応付けられた第1節点の安全率として、第1安全率に代えて出力する。本実施形態では、上記2つ以上の第2節点のうち、第2安全率が最も低い第2節点を、第2要件を満たした第2節点とする。したがって、本実施形態では、出力部16は、上記2つ以上の第2節点の第2安全率のうち最も低い数値を、上記2つ以上の第2節点に対応付けられた第1節点の安全率として出力する。
In addition, when the comparison results between the two or more second nodes (second safety factor) and the common first node (first safety factor) all satisfy the first requirement, the
分布図作成部24は、出力部16の出力に基づいて、台車枠100において各節点に対応する部位の安全率を示した安全率分布図(コンター図)を作成する。図5および図6は、分布図作成部24によって作成される安全率分布図を説明するための図であり、図5には、応力算出部12の算出結果をそのまま利用して作成された安全率分布図を示し、図6には、出力部16の出力結果に基づいて作成された安全率分布図を示している。なお、図5および図6には、FEMモデル200のT字継手部が示されている。また、図5および図6において(a)は、FEMモデル200を外表面200a側から見た斜視図であり、(b)は、FEMモデル200を内表面200b側から見た斜視図である。
The distribution
図5および図6に示すFEMモデル200では、内表面200bの複数の第2節点のうち、一部の第2節点の第2安全率が、外表面200aの第1節点の第1安全率よりも大幅に低くなった。しかし、図5に示すように、応力算出部12の算出結果をそのまま利用して作成された安全率分布図では、外表面200aにおける安全率分布からは、安全率が低くなった部位を把握することができない。このため、台車枠100のうち安全率が低くなっている部位を適切に把握するためには、作業者は、外表面200aの安全率分布および内表面200bの安全率分布をそれぞれ別個に確認する必要がある。
In the
一方、図6に示すように、出力部16の出力結果に基づいて作成された安全率分布図では、外表面200aの第1節点の第1安全率よりも低くなった内表面200bの第2節点の第2安全率が、外表面200aの第1節点の安全率として表示される。このため、作業者は、外表面200aの安全率分布を確認することによって、内表面200bの安全率分布を確認することなく、台車枠100のうち安全率が低くなっている部位を適切に把握することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, in the safety factor distribution diagram created based on the output result of the
図4を参照して、特定部26は、出力部16の出力に基づいて、外表面200aにおける検査対象位置を特定する。本実施形態では、特定部26は、例えば、出力部16によって出力された複数の第1節点の安全率が、予め設定された安全率の閾値よりも低い場合、その第1節点を検査対象位置として特定する。また、特定部26は、特定した検査対象位置を、FEMモデルに表示する。特定部26は、例えば、FEMモデルにおいて、検査対象位置と検査対象位置以外の部分とに、異なる色を付して検査対象位置を特定する。具体的には、特定部26は、例えば、FEMモデルにおいて、検査対象位置を黒色で示し、検査対象位置以外の部分を白色で示してもよい。この場合、作業者は、特定部26に特定された検査対象位置を確認することによって、台車枠100において検査すべき部位を容易に把握することができる。
Referring to FIG. 4, the
なお、特定部26は、例えば、出力部16の出力に基づいて、検査対象位置における検査の重要度を判定してもよい。具体的には、特定部26は、例えば、予め設定された情報(安全率と重要度との関係を示す情報)と出力部16によって出力された複数の第1節点の安全率とを比較し、複数の第1節点それぞれの検査の重要度を判定してもよい。なお、検査の重要度とは、例えば、検査頻度を挙げることができる。この場合、特定部26は、出力部16の出力に基づいて、台車枠100の各部位について、何年ごとに検査すべきかを判定してもよい。
The
また、特定部26は、例えば、FEMモデルの内表面のうち予め設定された領域(例えば、リブ等が設けられた、検査重要度が高い部位。)に含まれる第2節点に対応付けられた第1節点を、検査対象位置として特定してもよい。この場合、作業者は、特定部26によって特定された検査対象位置を確認することによって、安全率に関わらず、検査重要度の高い部位を適切に把握することができる。
The
期間算出部28は、台車枠100の外表面の任意の検査位置(実際に検査された位置)について、実際の検査によって得られた損傷度と、出力部16によって出力された安全率と、記憶部22に記憶された使用期間情報とに基づいて、検査位置の標準使用期間を算出する。なお、実際の検査によって得られた損傷度は、ユーザまたは検査装置によって評価装置10に入力される。本実施形態において、使用期間情報とは、安全率、損傷度および標準使用期間の関係を示す情報である。例えば、評価装置10のユーザが、台車枠100を実際に検査したときの位置(外表面の位置)に対応する第1節点と、検査によって得られた損傷度を評価装置10に入力し、入力されたデータに基づいて、期間算出部28が、検査位置の標準使用期間を算出する。本実施形態では、評価装置10のユーザは、台車枠100の実際の使用期間が、期間算出部28によって算出された標準使用期間よりも長い場合、検査位置を、補修(ガウジングまたは超音波衝撃処理等)または交換等の何らかの措置を施すべき部位(損傷が大きい部位)として認識することができる。
The
以上のように、本実施形態に係る評価装置10においては、出力部16の出力だけでなく、分布図作成部24または特定部26の出力を参考にして、台車枠100の検査対象位置を効率よく把握することができる。
As described above, in the
(変形例)
上述の実施形態では、出力部16が、第1安全率と第2安全率との比較結果が予め設定された第1要件を満たす場合に、第2安全率を第1節点の安全率として出力する場合について説明したが、出力部16の処理は上述の例に限定されない。例えば、出力部16が、FEMモデルの内表面のうち予め設定された領域(例えば、リブ等が設けられた、検査重要度が高い部位。)に含まれる第2節点に対応付けられた第1節点の安全率として、予め設定された数値を、第1安全率に代えて出力してもよい。この場合、上記予め設定された数値を十分に小さい数値(例えば、0.1等)にすることによって、作業者は、応力算出部12によって算出される安全率に関わらず、出力部16の出力に基づいて、検査重要度の高い部位を適切に把握することができる。
(Modification)
In the above embodiment, the
上述の実施形態では、応力算出部12が、応力に関する数値として安全率を出力する場合について説明したが、応力算出部12が出力する数値は安全率に限定されない。例えば、応力算出部12が、第1応力に関する数値として第1節点に生じる応力値(以下、第1応力値と称する。)を出力し、第2応力に関する数値として第2節点に生じる応力値(以下、第2応力値と称する。)を出力してもよい。
In the above embodiment, a case has been described in which the
この場合、比較部14は、複数の第2節点それぞれについて、対応付けられた第1節点との間で第1応力値と第2応力値とを比較し、比較結果が予め設定された第1要件を満たしているか否かを判定する。具体的には、比較部14は、例えば、第2応力値が第1応力値よりも高い場合、第1応力値と第2応力値との比較結果が第1要件を満たしていると判定する。
In this case, the
また、出力部16は、応力算出部12が算出した第1応力値を、第1節点の応力値として出力し、応力算出部12が算出した第2応力値を、第2節点の応力値として出力する。ただし、出力部16は、比較部14によって比較結果が第1要件を満たしていると判定された第2節点の第2応力値を、その第2節点に対応付けられた第1節点に生じる応力値として、第1応力値に代えて出力する。なお、出力部16は、FEMモデルの内表面のうち予め設定された領域(例えば、リブ等が設けられた、検査重要度が高い部位。)に含まれる第2節点に対応付けられた第1節点の応力値として、予め設定された数値(十分に高い数値)を、第1応力値に代えて出力してもよい。
The
なお、出力部16は、2つ以上の第2節点(第2応力値)と共通の1つの第1節点(第1応力値)との比較結果がいずれも上記第1要件を満たしている場合、上記2つ以上の第2節点のうち、予め設定された第2要件を満たした第2節点の第2応力値を、その第2節点に対応付けられた第1節点の応力値として、第1応力値に代えて出力する。本実施形態では、上記2つ以上の第2節点のうち、第2応力値が最も高い第2節点を、第2要件を満たした第2節点とする。したがって、本実施形態では、出力部16は、上記2つ以上の第2節点の第2応力値のうち最も高い数値を、上記2つ以上の第2節点に対応付けられた第1節点の応力値として出力する。
When the results of the comparison between two or more second nodes (second stress values) and one common first node (first stress value) all satisfy the first requirement, the
なお、詳細な説明は省略するが、分布図作成部24は、応力値の分布図(コンター図)を作成してもよい。また、特定部26は、各節点の応力値に基づいて検査対象位置を特定してもよい。また、特定部26は、予め設定された情報(応力値と重要度との関係を示す情報)と出力部16によって出力された複数の第1節点の応力値とを比較し、複数の第1節点それぞれの検査の重要度を判定してもよい。また、記憶部22に記憶される使用期間情報が、応力値、損傷度および標準使用期間の関係を示す情報であってもよい。この場合、期間算出部28が、実際の検査によって得られた損傷度と、出力部16によって出力された応力値と、記憶部22に記憶された使用期間情報とに基づいて、検査位置の標準使用期間を算出してもよい。
Although detailed description is omitted, the distribution
また、詳細な説明は省略するが、出力部16、分布図作成部24および特定部26が、拡張現実技術とともに利用可能なデータを出力してもよい。具体的には、例えば、出力部16、分布図作成部24および特定部26が、プロジェクトマッピングまたはアイウェア等において利用可能なデータを出力してもよい。また、詳細な説明は省略するが、台車枠100の特定の部位(例えば、溶接部等)に予め識別番号を付しておき、ユーザによって指定された識別番号に対応する部位の情報(安全率、応力値)を選択的に表示できるように、評価装置10を構成してもよい。
Although a detailed description is omitted, the
上述の実施形態では、評価装置が、鉄道車両用台車枠を評価する場合について説明したが、本発明に係る評価装置の評価対象となる構造部材は、鉄道車両用台車枠に限定されない。例えば、評価装置による評価対象が、他の機械構造部材(自動車用車体等)、建築構造部材および土木構造部材等の種々の構造部材であってもよい。 In the above embodiment, the evaluation device evaluates a bogie frame for a railway vehicle, but the structural members to be evaluated by the evaluation device according to the present invention are not limited to bogie frames for railway vehicles. For example, the evaluation device may evaluate various structural members such as other mechanical structural members (such as automobile bodies), architectural structural members, and civil engineering structural members.
[装置動作]
次に、本実施形態に係る評価装置10の動作について図7を用いて説明する。図7は、本発明の一実施形態に係る評価装置10の動作を示すフロー図である。なお、本実施形態に係る評価方法は、評価装置10を動作させることによって実施される。
[Device Operation]
Next, the operation of the
図7に示すように、本実施形態では、上述したように、まず、付与部18が、構造部材のFEMモデルの複数の節点に対してそれぞれ、材料区分および仕様区分を付与する(ステップS1)。また、上述したように、対応関係生成部20が、複数の第2節点をそれぞれ、いずれかの第1節点に対応付ける(ステップS2)。なお、ステップS1とステップS2を実行する順番は特に限定されない。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, as described above, the assigning
次に、上述したように、応力算出部12が、FEMモデルに荷重を与え、第1節点に生じる第1応力に関する数値(安全率、応力値)および第2節点に生じる第2応力に関する数値(安全率、応力値)を算出する(ステップS3)。
Next, as described above, the
次に、上述したように、比較部14が、複数の第2節点それぞれについて、対応付けられた第1節点との間で、第1応力に関する数値と第2応力に関する数値とを比較し、比較結果が予め設定された第1要件を満たしているか否かを判定する(ステップS4)。
Next, as described above, the
次に、上述したように、出力部16が、複数の第1節点それぞれに生じる応力に関する数値として第1応力に関する数値を出力する(ステップS5)。ただし、ステップS5において出力部16は、ステップS4において比較結果が第1要件を満たしていると判定された第2節点の第2応力に関する数値を、その第2節点に対応付けられた第1節点に生じる応力に関する数値として、第1応力に関する数値に代えて出力する。
Next, as described above, the
次に、上述したように、分布図作成部24が、出力部16の出力に基づいて、応力に関する数値の分布図を作成する(ステップS6)。また、上述したように、特定部26が、構造部材の検査対象位置を特定するとともに、特定した検査対象位置における検査の重要度を判定する(ステップS7)。また、上述したように、期間算出部28が、構造部材の実際に検査された位置の標準使用期間を算出する(ステップS8)。なお、ステップS6~S8を実行する順番は特に限定されない。
Next, as described above, the distribution
[プログラム]
本実施の態に係るプログラムは、コンピュータに、図7に示すステップS1~S8を実行させるプログラムであればよい。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における評価装置と評価方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのプロセッサは、応力算出部12、比較部14、出力部16、付与部18、対応関係生成部20、分布図作成部24、特定部26および期間算出部28として機能し、処理を行う。
[program]
The program according to this embodiment may be a program that causes a computer to execute steps S1 to S8 shown in Fig. 7. By installing and executing this program in a computer, the evaluation device and evaluation method according to this embodiment can be realized. In this case, the processor of the computer functions as the
また、本実施形態では、記憶部22は、コンピュータに備えられたハードディスク等の記憶装置に、これらを構成するデータファイルを格納することによって、又はこのデータファイルが格納された記録媒体をコンピュータと接続された読取装置に搭載することによって実現されている。
In addition, in this embodiment, the
また、本実施形態に係るプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されてもよい。この場合、各コンピュータがそれぞれ、応力算出部12、比較部14、出力部16、付与部18、対応関係生成部20、分布図作成部24、特定部26および期間算出部28のいずれかとして機能してもよい。また、記憶部22は、本実施形態に係るプログラムを実行するコンピュータとは別のコンピュータ上に構築されていてもよい。
The program according to this embodiment may be executed by a computer system constructed by a plurality of computers. In this case, each computer may function as any one of the
[物理構成]
図8は、本発明の一実施形態に係る評価装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。コンピュータ110は、本実施形態に係るプログラムを実行することによって、本実施形態に係る評価装置10を実現する。
[Physical configuration]
8 is a block diagram showing an example of a computer that realizes the evaluation device according to an embodiment of the present invention. The
図8に示すように、コンピュータ110は、CPU111と、メインメモリ112と、記憶装置113と、入力インターフェイス114と、表示コントローラ115と、データリーダ/ライタ116と、通信インターフェイス117とを備える。これらの各部は、バス121を介して、互いにデータ通信可能に接続される。なお、コンピュータ110は、CPU111に加えて、又はCPU111に代えて、GPU(Graphics Processing Unit)、又はFPGA(Field-Programmable Gate Array)を備えていてもよい。
As shown in FIG. 8, the
CPU111は、記憶装置113に格納された、本実施の形態におけるプログラム(コード)をメインメモリ112に展開し、これらを所定順序で実行することにより、各種の演算を実施する。メインメモリ112は、典型的には、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性の記憶装置である。また、本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体120に格納された状態で提供される。なお、本実施の形態におけるプログラムは、通信インターフェイス117を介して接続されたインターネット上で流通するものであってもよい。
The
また、記憶装置113の具体例としては、ハードディスクドライブの他、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置が挙げられる。入力インターフェイス114は、CPU111と、キーボードおよびマウスといった入力機器118との間のデータ伝送を仲介する。表示コントローラ115は、ディスプレイ装置119と接続され、ディスプレイ装置119での表示を制御する。
Specific examples of the
データリーダ/ライタ116は、CPU111と記録媒体120との間のデータ伝送を仲介し、記録媒体120からのプログラムの読み出し、およびコンピュータ110における処理結果の記録媒体120への書き込みを実行する。通信インターフェイス117は、CPU111と、他のコンピュータとの間のデータ伝送を仲介する。
The data reader/
また、記録媒体120の具体例としては、CF(Compact Flash(登録商標))およびSD(Secure Digital)等の汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク(Flexible Disk)等の磁気記録媒体、又はCD-ROM(Compact Disk Read Only Memory)などの光学記録媒体が挙げられる。
Specific examples of the
なお、本実施形態に係る評価装置10は、プログラムがインストールされたコンピュータではなく、各部に対応したハードウェアを用いることによって実現されてもよい、また、評価装置10は、一部がプログラムで実現され、残りの部分がハードウェアで実現されていてもよい。
The
本発明によれば、構造部材の検査対象位置を効率よく把握することができる。 The present invention makes it possible to efficiently determine the inspection target positions of structural members.
10 評価装置
12 応力算出部
14 比較部
16 出力部
18 付与部18
20 対応関係生成部
22 記憶部
24 分布図作成部
26 特定部
28 期間算出部
100 台車枠
200 FEMモデル
REFERENCE SIGNS
20
Claims (28)
前記第1応力に関する数値および前記第2応力に関する数値を比較する比較部と、
前記複数の第1節点それぞれに生じる応力に関する数値として前記第1応力に関する数値を出力する出力部と、を備え、
前記複数の第2節点は、いずれかの前記第1節点に対応付けられており、
前記比較部は、前記複数の第2節点それぞれについて、対応付けられた前記第1節点との間で前記第1応力に関する数値と前記第2応力に関する数値とを比較し、比較結果が予め設定された第1要件を満たしているか否かを判定し、
前記出力部は、前記比較部によって前記比較結果が前記第1要件を満たしていると判定された前記第2節点の前記第2応力に関する数値を、その第2節点に対応付けられた前記第1節点に生じる前記応力に関する数値として、前記第1応力に関する数値に代えて出力する、構造部材の評価装置。 a stress calculation unit that applies a load to an FEM model having an outer surface and an inner surface, and calculates a value related to a first stress generated at a plurality of first nodes on the outer surface and a value related to a second stress generated at a plurality of second nodes on the inner surface;
a comparison unit that compares the value related to the first stress with the value related to the second stress;
an output unit that outputs a numerical value related to the first stress as a numerical value related to the stress generated at each of the plurality of first nodes;
the second nodes are associated with any one of the first nodes,
the comparison unit compares, for each of the second nodes, a numerical value related to the first stress with a numerical value related to the second stress between the corresponding first node and the second node, and determines whether or not a comparison result satisfies a preset first requirement;
The output unit outputs a numerical value related to the second stress of the second node for which the comparison unit has determined that the comparison result satisfies the first requirement, as a numerical value related to the stress occurring at the first node corresponding to the second node, in place of the numerical value related to the first stress.
前記出力部は、前記2つ以上の前記第2節点の前記比較結果がいずれも前記第1要件を満たしている場合、前記2つ以上の前記第2節点のうち、予め設定された第2要件を満たした前記第2節点の前記第2応力に関する数値を、その第2節点に対応付けられた前記第1節点に生じる前記応力に関する数値として、前記第1応力に関する数値に代えて出力する、請求項1に記載の構造部材の評価装置。 When two or more of the second nodes are associated with a common first node, the comparison unit compares the numerical value related to the first stress with the numerical value related to the second stress between the two or more of the second nodes and the common first node, and determines whether or not a comparison result satisfies the first requirement;
2. The structural member evaluation device of claim 1, wherein, when the comparison results of the two or more second nodes all satisfy the first requirement, the output unit outputs a numerical value related to the second stress of a second node among the two or more second nodes that satisfies a predetermined second requirement as a numerical value related to the stress generated in the first node corresponding to that second node, instead of a numerical value related to the first stress.
前記外表面は複数の第1節点を含み、前記内表面は複数の第2節点を含み、かつ前記複数の第2節点はいずれかの前記第1節点に対応付けられており、
前記複数の第1節点に生じる第1応力に関する数値および前記複数の第2節点に生じる第2応力に関する数値を算出し、
前記複数の第2節点それぞれについて、対応付けられた前記第1節点との間で前記第1応力に関する数値と前記第2応力に関する数値とを比較し、比較結果が予め設定された第1要件を満たしているか否かを判定し、
前記複数の第1節点それぞれに生じる応力に関する数値として前記第1応力に関する数値を出力し、
前記比較結果が前記第1要件を満たしていると判定された前記第2節点の前記第2応力に関する数値を、その第2節点に対応付けられた前記第1節点に生じる前記応力に関する数値として、前記第1応力に関する数値に代えて出力する、構造部材の評価方法。 1. A computer-implemented method for evaluating a structural member using a FEM model having an exterior surface and an interior surface, comprising:
the outer surface includes a plurality of first nodes, the inner surface includes a plurality of second nodes, and the plurality of second nodes are associated with any of the first nodes;
Calculating a value related to a first stress generated at the first nodes and a value related to a second stress generated at the second nodes;
For each of the second nodes, a numerical value related to the first stress is compared with a numerical value related to the second stress between the corresponding first nodes, and it is determined whether or not a comparison result satisfies a first requirement set in advance;
outputting a numerical value related to the first stress as a numerical value related to the stress generated at each of the plurality of first nodes;
A method for evaluating a structural member, in which a numerical value relating to the second stress of the second node for which the comparison result is determined to satisfy the first requirement is output as a numerical value relating to the stress occurring at the first node corresponding to the second node, instead of a numerical value relating to the first stress.
前記2つ以上の前記第2節点の前記比較結果がいずれも前記第1要件を満たしている場合、前記2つ以上の前記第2節点のうち、予め設定された第2要件を満たした前記第2節点の前記第2応力に関する数値を、その第2節点に対応付けられた前記第1節点に生じる前記応力に関する数値として、前記第1応力に関する数値に代えて出力する、請求項14に記載の構造部材の評価方法。 When two or more of the second nodes are associated with a common first node, a numerical value related to the first stress is compared with a numerical value related to the second stress between the two or more second nodes and the common first node, and a determination is made as to whether or not a comparison result satisfies the first requirement;
A method for evaluating a structural member as described in claim 14, wherein, when the comparison results of the two or more second nodes all satisfy the first requirement, a numerical value relating to the second stress of the second node among the two or more second nodes that satisfies a predetermined second requirement is output as a numerical value relating to the stress generated in the first node corresponding to that second node, instead of a numerical value relating to the first stress.
A program for causing a computer to execute the evaluation method according to any one of claims 14 to 26.
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