疲労信頼性&ライフサイクコストの学習プログラム


― 初心者すぐ使える    
 疲労設計と維持管理の ―


製作者
広島大学大学院工学研究科システム安全研究室

 

このプログラムは,鋼構造物の疲労設計と維持管理を学習する初心者に好適な学習・練習用プログラムです。プログラム1とプログラム2の2つで構成されています。

プログラム1
マルコフ連鎖モデルによる信頼性評価プログラム
鋼構造物の疲労,腐食疲労による経年劣化信頼度と,繰返し検査のもとでの信頼度推移を計算します。腐食疲労では,板厚衰耗の効果を考慮しています。
プログラム2
逐次コストミニマム法による検査計画立案プログラム
鋼構造物の疲労劣化,繰返し検査,および種々のコストを考慮して,疲労信頼性,ライフサイクルコスト,最適検査計画,および検査計画案の個人案の最適性を評価します。最適化には逐次コストミニマム法を採用し,検査は簡易と詳細の二段階検査を可能にしています。

 


それでは,プログラム1から順を追ってご説明します。


(1)図1の画面で,大気中と腐食環境中のどれかを選択します。
(2)部材の疲労特性とばらつきの特性を入力します。
(3)亀裂伝播曲線は,自動設定とマウス入力の両方が可能です。

 


(4)図2の疲労のサンプル関数が自動表示されます。
(5)初期欠陥の割合を入力します。
(6)POD曲線は自動入力又はマウス入力が可能です。
(7)板厚衰耗の効果は独特の方法で入力します。

 


(8)構造物の使用期間と,検査間隔は図3で入力します。

図3

 


(9)大気中,腐食環境中(板厚衰耗無し),腐食環境中(板厚衰耗有り)の3通りの信頼度推移が図4のように表示されます。


図4

 

活用方法:
疲労寿命がX年の時,Y年後の部材信頼度はどの程度なの?
腐食衰耗の影響ってどの程度なの?
寿命のばらつきはどの程度信頼性に影響するの?
検査の効果ってどの程度あるの?

 


次に,プログラム2をご説明します。


(1)信頼性解析の手順はプログラム1と同じ手順を踏みます。加えて,
(2)図5,6のコスト項目を入力します。



(3)また,図7,8の目視と詳細の検査能力などを入力します。



(4)図9の画面が現れて,幾つかの検査プランが自動表示されます。
(5)ここで「最適化」を押すと最適検査計画が図9黄色行に表れます。
(6)次に「コスト計算」を押すと図9右に累積コストが表示されます。



(7)「累積破壊確率の表示」で図10に累積破壊確率が表示されます。

 


(8)「累積コストの表示」を押すと図11に最適プランと,プラン1からプラン5の累積コストが図示されます。
(9)プラン1からプラン5は,入力者が図9の緑丸,赤丸部分を操作して変更できます。
(10)逐次コストミニマム法は近似最適化手法です。ライフサイクルコスト基準で、実用上最適とみなせる結果を出力します。

 


 このプログラムは「簡単に使える便利なもの」を目指して,広島大学大学院工学研究科構造工学専攻大土橋格君の協力を得て開発しました。疲労信頼性や検査最適性の感触を得るのに好適です。

お問合わせ: 広島大学大学院工学研究科 藤本由紀夫
        fujimoto@naoe.hiroshima-u.ac.jp
        TEL:0824-24-7813, FAX:0824-22-7194


参考文献
1) 伊藤,Deodatis, Spencer,藤本,朝田,篠塚,板垣:Non-periodic inspection by Bayesian method, J. Probabilistic Engineering Mechanics,Vol.7,191-215, 1992.
2) 藤本,水谷外,Inspection strategy for deteriorating structures based on cost minimization approach, Proc. 1ST Int. Conf. on Computational Stochastic Mechanics, Elsevier, 421-432,1991.
3) 藤本, 出口, 岩田,マルコフ連鎖モデルによる劣化型損傷部材の信頼性評価, 日本造船学会論文集,第166号,303-314,1989.
4) Fujimoto, Inspection planning for fatigue deteriorating structures and the influence of inevitable uncertain parameters, Class NK Technical Bulletin, Vol.12, 13-22,1994.

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