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公開番号2024171493
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023088528
出願日2023-05-30
発明の名称内部応力分布評価装置、内部応力分布評価方法及び内部応力分布評価プログラム
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人東京国際特許事務所
主分類G01L 1/00 20060101AFI20241205BHJP(測定;試験)
要約【課題】評価対象溶接構造物の内部応力を、破壊的手法によらず且つ放射化の問題を生じさせずに簡便に評価できること。
【解決手段】溶接構造物の応力分布情報を保存する応力分布保存部11と、応力分布保存部にて保存された応力分布情報に固有直交分解を行って、空間モード行列及び応力の強度行列を計算する固有直交分解実行部12と、固有直交分解実行部にて算出された空間モード行列を、溶接構造物の構造物情報に基づいて保存する空間モード行列保存部13と、評価対象溶接構造物における表面応力の測定データ行列及びその測定位置行列、並びに空間モード行列保存部に保存された空間モード行列を用いて、評価対象溶接構造物の強度行列を計算する強度行列計算と、強度行列計算部にて求められた強度行列、及び空間モード行列保存部にて保存された空間モード行列を用いて、評価対象溶接構造物の内部応力分布を計算する内部応力計算部15と、を有するものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
溶接構造物の応力分布情報を保存する応力分布保存部と、
前記応力分布保存部にて保存された前記応力分布情報に固有直交分解を行って、空間モード行列及び応力の強度行列を算出する固有直交分解実行部と、
前記固有直交分解実行部にて算出された前記空間モード行列を、前記溶接構造物の構造物情報に基づいて保存する空間モード行列保存部と、
評価対象溶接構造物における表面応力の測定データ行列及びその測定位置行列、並びに前記空間モード行列保存部に保存された前記空間モード行列を用いて、前記評価対象溶接構造物の強度行列を計算する強度行列計算部と、
前記強度行列計算部にて求められた前記強度行列、及び前記空間モード行列保存部に保存された前記空間モード行列を用いて、前記評価対象溶接構造物の内部応力分布を計算する内部応力計算部と、を有して構成されたことを特徴とする内部応力分布評価装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記応力分布保存部には、溶接構造物の寸法、開先形状、材料構成、溶接条件を含む構造物情報を用いて熱弾塑性解析により計算された応力分布情報が保存されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の内部応力分布評価装置。
【請求項３】
前記応力分布保存部には、溶接構造物の寸法、開先形状、材料構成、溶接条件を含む構造物情報を変数として回帰式により整理された応力分布情報が保存されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の内部応力分布評価装置。
【請求項４】
前記空間モード行列保存部には、溶接構造物の寸法、開先形状、材料構成、溶接条件を含む構造物情報を変数として回帰式により整理された空間モード行列が保存されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の内部応力分布評価装置。
【請求項５】
応力分布保存部が、溶接構造物の応力分布情報を保存する応力分布保存ステップと、
固有直交分解実行部が、前記応力分布保存ステップにて保存された前記応力分布情報に固有直交分解を行って、空間モード行列及び応力の強度行列を算出する固有直交分解実行ステップと、
空間モード行列保存部が、前記固有直交分解実行ステップにて算出された前記空間モード行列を、前記溶接構造物の構造物情報に基づいて保存する空間モード行列保存ステップと、を順次実施して前記空間モード行列を予め構築し、
その後、強度行列計算部が、評価対象溶接構造物における表面応力の測定データ行列及びその測定位置行列、並びに前記空間モード行列保存ステップにて保存された前記空間モード行列を用いて、前記評価対象溶接構造物の強度行列を計算する強度行列計算ステップと、
内部応力計算部が、前記強度行列計算ステップにて求められた前記強度行列、及び前記空間モード行列保存ステップにて保存された前記空間モード行列を用いて、前記評価対象溶接構造物の内部応力分布を計算する内部応力計算ステップと、を順次実施することを特徴とする内部応力分布評価方法。
【請求項６】
前記応力分布保存ステップでは、溶接構造物の寸法、開先形状、材料構成、溶接条件を含む構造物情報を用いて熱弾塑性解析により計算された応力分布情報を保存することを特徴とする請求項５に記載の内部応力分布評価方法。
【請求項７】
前記応力分布保存ステップでは、溶接構造物の寸法、開先形状、材料構成、溶接条件を含む構造物情報を変数として回帰式により整理された応力分布情報を保存することを特徴とする請求項５に記載の内部応力分布評価方法。
【請求項８】
前記空間モード行列保存ステップでは、溶接構造物の寸法、開先形状、材料構成、溶接条件を含む構造物情報を変数として回帰式により整理された空間モード行列を保存することを特徴とする請求項５に記載の内部応力分布評価方法。
【請求項９】
コンピュータに、
溶接構造物の応力分布情報を保存する応力分布保存ステップと、
前記応力分布保存ステップにて保存された前記応力分布情報に固有直交分解を行って、空間モード行列及び応力の強度行列を算出する固有直交分解実行ステップと、
前記固有直交分解実行ステップにて算出された前記空間モード行列を、前記溶接構造物の構造物情報に基づいて保存する空間モード行列保存ステップと、
評価対象溶接構造物における表面応力の測定データ行列及びその測定位置行列、並びに前記空間モード行列保存ステップにて保存された前記空間モード行列を用いて、前記評価対象溶接構造物の強度行列を計算する強度行列計算ステップと、
前記強度行列計算ステップにて求められた前記強度行列、及び前記空間モード行列保存ステップにて保存された前記空間モード行列を用いて、前記評価対象溶接構造物の内部応力分布を計算する内部応力計算ステップと、を順次実行させることを特徴とする内部応力分布評価プログラム。
【請求項１０】
前記応力分布保存ステップでは、溶接構造物の寸法、開先形状、材料構成、溶接条件を含む構造物情報を用いて熱弾塑性解析により計算された応力分布情報を保存することを特徴とする請求項９に記載の内部応力分布評価プログラム。
（【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】
本発明の実施形態は内部応力分布評価装置、内部応力分布評価方法及び内部応力分布評価プログラムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
溶接構造物に発生する溶接残留応力は、疲労き裂や応力腐食割れ、クリープ損傷を引き起こす要因となっている。従って、素材内部の溶接残留応力分布を把握することは、機器の寿命および信頼性評価にとって重要な課題であり続けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第７０９６９６２号公報
特許第７０６８５６７号公報
特許第７０５４１９９号公報
特開２０２２－１２９８１７号公報
特開２００９－２５０８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
素材内部の溶接残留応力分布を把握する手法として、実験手法と解析手法がある。実験手法として、中性子回折法は試料の放射化の問題があり、また、例えば特許文献１及び２に記載のＤＨＤ（Deep Hole Drilling）法や、例えば特許文献３及び４に記載のコンター法は破壊的手法であり、これらは共に希少サンプルや実機の評価には適していない。
【０００５】
また、解析手法として、例えば特許文献５に記載の有限要素法を用いた評価がある。ところが、この評価は、非線形の材料物性（例えば温度依存性を有する応力ひずみ曲線）や製造履歴（例えば溶接速度、溶接入熱量などの溶接条件）などの詳細情報を評価の都度必要とし、いずれかの情報が不足している場合には精度の良い評価が困難になる。
【０００６】
本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、評価対象溶接構造物の内部応力を、破壊的手法によらず且つ放射化の問題を生じさせずに簡便に評価することができる内部応力分布評価装置、内部応力分布評価方法及び内部応力分布評価プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態における内部応力分布評価装置は、溶接構造物の応力分布情報を保存する応力分布保存部と、前記応力分布保存部にて保存された前記応力分布情報に固有直交分解を行って、空間モード行列及び応力の強度行列を算出する固有直交分解実行部と、前記固有直交分解実行部にて算出された前記空間モード行列を、前記溶接構造物の構造物情報に基づいて保存する空間モード行列保存部と、評価対象溶接構造物における表面応力の測定データ行列及びその測定位置行列、並びに前記空間モード行列保存部に保存された前記空間モード行列を用いて、前記評価対象溶接構造物の強度行列を計算する強度行列計算部と、前記強度行列計算部にて求められた前記強度行列、及び前記空間モード行列保存部に保存された前記空間モード行列を用いて、前記評価対象溶接構造物の内部応力分布を計算する内部応力計算部と、を有して構成されたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の実施形態における内部応力分布評価方法は、応力分布保存部が、溶接構造物の応力分布情報を保存する応力分布保存ステップと、固有直交分解実行部が、前記応力分布保存ステップにて保存された前記応力分布情報に固有直交分解を行って、空間モード行列及び応力の強度行列を算出する固有直交分解実行ステップと、空間モード行列保存部が、前記固有直交分解実行ステップにて算出された前記空間モード行列を、前記溶接構造物の構造物情報に基づいて保存する空間モード行列保存ステップと、を順次実施して前記空間モード行列を予め構築し、その後、強度行列計算部が、評価対象溶接構造物における表面応力の測定データ行列及びその測定位置行列、並びに前記空間モード行列保存ステップにて保存された前記空間モード行列を用いて、前記評価対象溶接構造物の強度行列を計算する強度行列計算ステップと、内部応力計算部が、前記強度行列計算ステップにて求められた前記強度行列、及び前記空間モード行列保存ステップにて保存された前記空間モード行列を用いて、前記評価対象溶接構造物の内部応力分布を計算する内部応力計算ステップと、を順次実施することを特徴とするものである。
【０００９】
更に、本発明の実施形態における内部応力分布評価プログラムは、コンピュータに、溶接構造物の応力分布情報を保存する応力分布保存ステップと、前記応力分布保存ステップにて保存された前記応力分布情報に固有直交分解を行って、空間モード行列及び応力の強度行列を算出する固有直交分解実行ステップと、前記固有直交分解実行ステップにて算出された前記空間モード行列を、前記溶接構造物の構造物情報に基づいて保存する空間モード行列保存ステップと、評価対象溶接構造物における表面応力の測定データ行列及びその測定位置行列、並びに前記空間モード行列保存ステップにて保存された前記空間モード行列を用いて、前記評価対象溶接構造物の強度行列を計算する強度行列計算ステップと、前記強度行列計算ステップにて求められた前記強度行列、及び前記空間モード行列保存ステップにて保存された前記空間モード行列を用いて、前記評価対象溶接構造物の内部応力分布を計算する内部応力計算ステップと、を順次実行させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、評価対象溶接構造物の内部応力を、破壊的手法によらず且つ放射化の問題を生じさせずに簡便に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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