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公開番号2023078731
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-07
出願番号2021191995
出願日2021-11-26
発明の名称処理装置、処理方法、およびプログラム
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人
主分類G01M 17/10 20060101AFI20230531BHJP(測定;試験)
要約【課題】物体が実際に使用される状況での荷重を考慮した物体の状態を、静荷重試験を行うことにより評価することができるようにする。
【解決手段】処理装置200は、主電動機150および軸ばね座130における加速度の測定値と、鉄道車両が走行している時の台車枠100の運動を記述する運動方程式であってモード座標系で表現された運動方程式と、を用いて、主電動機150および軸ばね座130の位置の特定の固有振動モードωa、ωb、ωcにおける変位の時間変化を算出し、主電動機150および軸ばね座130の位置の特定の固有振動モードωa、ωb、ωcにおける変位の時間変化を用いて、静荷重試験の試験条件または静荷重試験の結果の使用条件を算出する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
特定の固有振動モードで振動する物体の状態を、静荷重試験を用いて評価するために用いる情報を算出する処理を行う処理装置であって、
前記物体が使用されている時の当該物体の振動に影響を与える所定位置における振動反映物理量の測定値または想定値と、前記物体の使用時の運動を記述する運動方程式であってモード座標系で表現された運動方程式と、を用いて、前記物体における複数の評価点の前記特定の固有振動モードにおける変位の時間変化を算出する時刻歴解析手段と、
前記時刻歴解析手段により算出された、前記特定の固有振動モードにおける前記複数の評価点の変位の時間変化を用いて、前記静荷重試験の試験条件または前記静荷重試験の結果の使用条件を算出する条件算出手段と、
を備え、
前記振動反映物理量は、前記物体の使用時の振動が反映される物理量である、処理装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記特定の固有振動モードの情報を取得する固有振動モード取得手段をさらに備え、
前記時刻歴解析手段は、前記固有振動モード取得手段により取得された前記特定の固有振動モードにおける前記複数の評価点の変位の時間変化を算出する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記固有振動モード取得手段は、前記物体の所定位置の使用時における前記振動反映物理量の測定値または想定値の時間変化に基づいて、前記静荷重試験において荷重を与える方向の振動に対応する固有振動モードを前記特定の固有振動モードとして算出する、請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記物体の所定位置は、前記評価点の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の処理装置。
【請求項５】
前記振動反映物理量は、加速度、速度、または変位である、請求項１～４のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項６】
前記条件算出手段は、前記時刻歴解析手段により算出された前記特定の固有振動モードにおける前記複数の評価点の変位の時間変化のそれぞれから、同一の時刻における当該複数の評価点の変位を特定し、特定した複数の評価点の変位を境界条件として、前記物体の運動を記述する物理座標系の運動方程式を用いた静解析を行うことにより、前記静荷重試験において当該評価点に与える静荷重を、前記静荷重試験の試験条件として算出する荷重算出手段を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項７】
前記評価点は、前記静荷重試験において静荷重を与える基準の部位に対応する位置に設定される少なくとも１つの基準評価点と、前記基準評価点とは異なる位置に設定される少なくとも１つの動的振動評価点と、を含む、請求項６に記載の処理装置。
【請求項８】
前記荷重算出手段は、前記時刻歴解析手段により算出された前記特定の固有振動モードにおける前記基準評価点の変位の時間変化において、当該特定の固有振動モードに対応する方向への変位の絶対値が最大となる時刻を特定し、前記特定の固有振動モードにおける前記複数の評価点の変位の時間変化のそれぞれから、当該特定した時刻における当該複数の評価点の変位を特定する、請求項７に記載の処理装置。
【請求項９】
前記条件算出手段は、前記荷重算出手段により算出された、前記静荷重試験において前記複数の評価点に与える静荷重を、前記荷重算出手段により算出された、前記静荷重試験において前記基準評価点に与える静荷重を基準にして規格化し、規格化した前記静荷重を、前記静荷重試験の試験条件として算出する荷重規格化手段をさらに有する、請求項８に記載の処理装置。
【請求項１０】
前記条件算出手段は、複数の方向の静荷重を前記物体に個別に与えた場合の前記評価点の変位をそれぞれ取得する変位取得手段と、
前記特定の固有振動モードにおける前記評価点の変位を目的変数とし、相互に異なる複数の方向の静荷重のそれぞれを個別に物体に与えた場合の前記評価点の変位を説明変数とする回帰式の回帰係数として非負値の回帰係数を、前記複数の方向の静荷重のそれぞれを個別に物体に与えることにより行われる複数の静荷重試験の結果の使用条件として算出する回帰係数算出手段と、を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理装置、処理方法、およびプログラムに関し、特に、物体の静荷重試験を行うために用いて好適なものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄道車両用の台車枠（以下の説明では必要に応じて台車枠とも称する）等の物体にかかる応力を評価するために静荷重試験が行われる。
特許文献１には、以下のことが記載されている。まず、有限要素法（ＦＥＭ（Finite Element Method））で解析される解析モデル上の全ての節点において仮想的に歪みゲージを定義して、単荷重（上下荷重、前後荷重、左右荷重、ブレーキ荷重、ねじり荷重、モータ荷重、および主電動機荷重等）毎の応力を求める。このようにして求めた単荷重毎の応力を用いて複合応力を演算して、耐久限度線図上で強度評価を行う。そして、強度評価の結果に基づいて台車枠を製造し、静荷重試験を行う。
【０００３】
また、特許文献２には、以下のことが記載されている。まず、ＦＥＭで解析される解析モデルの表面の任意の節点を対象節点として、対象節点と共に三角形を形成することができる２つの節点の組み合わせを基準節点ペアとして抽出する。また、基準節点ペアの間に仮想節点を規定する。そして、上下方向の荷重、左右方向の荷重、前後方向の荷重、およびねじり方向の荷重等、ＪＩＳＥ４２０７：２０１９に示された複数の荷重条件毎に、荷重を与える前後における解析モデルの表面上の各節点の変位を取得する。そして、対象節点および仮想節点の変位に基づいて、台車枠の対象節点に対応する部位の強度を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００５―１９０２４２号公報
特開２０２１―６７９９１号公報
【非特許文献】
【０００５】
鷲津久一郎他４名編、「有限要素法ハンドブック II 応用編」、初版、１９８３年１月２５日、株式会社培風館、ｐ．６５－６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術では、台車枠等の物体が実際に使用される状況での荷重を考慮していない。したがって、物体が実際に使用される状況での荷重を考慮した物体の状態を、静荷重試験を行うことにより評価することができないという問題点がある。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、物体が実際に使用される状況での荷重を考慮した物体の状態を、静荷重試験を行うことにより評価することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の処理装置は、特定の固有振動モードで振動する物体の状態を、静荷重試験を用いて評価するために用いる情報を算出する処理を行う処理装置であって、前記物体が使用されている時の当該物体の振動に影響を与える所定位置における振動反映物理量の測定値または想定値と、前記物体の使用時の運動を記述する運動方程式であってモード座標系で表現された運動方程式と、を用いて、前記物体における複数の評価点の前記特定の固有振動モードにおける変位の時間変化を算出する時刻歴解析手段と、前記時刻歴解析手段により算出された、前記特定の固有振動モードにおける前記複数の評価点の変位の時間変化を用いて、前記静荷重試験の試験条件または前記静荷重試験の結果の使用条件を算出する条件算出手段と、を備え、前記振動反映物理量は、前記物体の使用時の振動が反映される物理量である。
【０００９】
本発明の処理方法は、特定の固有振動モードで振動する物体の状態を、静荷重試験を用いて評価するために用いる情報を算出する処理を行う処理方法であって、前記物体が使用されている時の当該物体の振動に影響を与える所定位置における振動反映物理量の測定値または想定値と、前記物体の使用時の運動を記述する運動方程式であってモード座標系で表現された運動方程式と、を用いて、前記物体における複数の評価点の前記特定の固有振動モードにおける変位の時間変化を算出する時刻歴解析工程と、前記時刻歴解析工程により算出された、前記特定の固有振動モードにおける前記複数の評価点の変位の時間変化を用いて、前記静荷重試験の試験条件または前記静荷重試験の結果の使用条件を算出する条件算出工程と、を含み、前記振動反映物理量は、前記物体の使用時の振動が反映される物理量である。
【００１０】
本発明のプログラムは、前記処理装置の各手段としてコンピュータを機能させる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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