JP5962443B2 - ケーブルの屈曲断線寿命予測方法および装置 - Google Patents
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Description
Sn=r2(π−θn)+r(r−hn)sinθn ・・・(1)
但し、θn=cos-1{(r−hn)/r}
により求めてもよい。
ε=(b−c)/(2R+a) ・・・(2)
により導体素線に生じる歪εを求めることができ、さらに、導体素線の材料特性である歪−応力特性を用いて歪εを応力σに換算することができる。図2に示すように、ケーブル21を曲げ半径Rmin〜Rmax間で繰り返し屈曲する場合、最大曲げ半径Rmaxに対応する歪・応力が初期の最小歪εmin・最小応力σminとなり、最小曲げ半径Rminに対応する歪・応力が初期の最大歪εmax・最大応力σmaxとなる。
σa0=(σmax−σmin)/2 ・・・(3)
σm0=(σmax+σmin)/2 ・・・(4)
により、初期の応力振幅σa0と平均応力σm0を求めることができる。
Sn=r2(π−θn)+r(r−hn)sinθn ・・・(1)
但し、θn=cos-1{(r−hn)/r}
により求めることができる。屈曲回数n回目の導体素線の断面積Snは、導体素線の初期の断面積S0(=πr2)よりも減少する。
σan=(S0/Sn)・σa0 ・・・(5)
σmn=(S0/Sn)・σm0 ・・・(6)
により屈曲回数nごとの応力振幅σanと平均応力σmnを求める。
σa=C・Nf-α ・・・(7)
のCoffin−Manson則の弾性項で表すことができる。この式(7)におけるCとαは平均応力σmにより決定される係数であり、事前に平均応力σmと係数C,αの関係を求めておけば、式(7)を用いて各平均応力σmnに対応するSN線図を作成することができる。
Claims (3)
- 複数の導体素線からなる導体を有するケーブルの屈曲断線寿命を予測する方法であって、
前記ケーブルの屈曲条件と導体構造から、摩耗していない初期の前記導体素線に生じる初期の応力振幅と平均応力を求め、
前記ケーブルを屈曲した際の前記導体素線同士の摩耗を考慮して屈曲回数ごとに前記導体素線の断面積を求め、
当該求めた断面積と前記導体素線の初期の断面積の比、および初期の応力振幅と平均応力から、屈曲回数ごとの応力振幅と平均応力を求め、
当該屈曲回数ごとの応力振幅と平均応力と、前記導体素線の材料特性とを基に、屈曲回数ごとの疲労損傷度を求め、
当該屈曲回数ごとの疲労損傷度を累積することで、前記導体素線が破断する屈曲回数を求め、当該求めた屈曲回数を前記ケーブルの屈曲断線寿命として予測し、
予め求めておいた前記ケーブルの曲げ半径に対する導体素線間の接触荷重の関係、および曲げ半径に対する導体素線間の摺動距離の関係と、前記ケーブルの屈曲条件である曲げ半径とから、前記導体素線間の接触荷重および摺動距離を求め、
当該求めた導体素線間の接触荷重および摺動距離と、予め求めておいた接触荷重ごとの総摺動距離に対する摩耗痕の深さの関係とから、屈曲回数に対する摩耗痕の深さの関係を求め、
当該屈曲回数に対する摩耗痕の深さの関係から、屈曲回数ごとの摩耗痕の深さを求め、当該求めた摩耗痕の深さから前記導体素線の断面積を求めることで、屈曲回数ごとに前記導体素線の断面積を求め、
前記接触荷重ごとの総摺動距離に対する摩耗痕の深さの関係を、
前記導体素線を模した試験線同士を接触させ前記接触荷重に相当する荷重を印加した状態で摺動させることにより、
求める
ことを特徴とするケーブルの屈曲断線寿命予測方法。 - 前記導体素線の半径をr、屈曲回数n回目の摩耗痕の深さをhnとしたとき、屈曲回数n回目の前記導体素線の断面積Snを、下式(1)
Sn=r2(π−θn)+r(r−hn)sinθn ・・・(1)
但し、θn=cos-1{(r−hn)/r}
により求める
請求項1記載のケーブルの屈曲断線寿命予測方法。 - 複数の導体素線からなる導体を有するケーブルの屈曲断線寿命を予測する装置であって、
前記ケーブルの屈曲条件と導体構造から、摩耗していない初期の前記導体素線に生じる初期の応力振幅と平均応力を求める初期応力演算部と、
前記ケーブルを屈曲した際の前記導体素線同士の摩耗を考慮して屈曲回数ごとに前記導体素線の断面積を求める導体素線断面積演算部と、
当該導体素線断面積演算部で求めた断面積と前記導体素線の初期の断面積の比、および前記初期応力演算部で求めた初期の応力振幅と平均応力から、屈曲回数ごとの応力振幅と平均応力を求める屈曲回数毎応力演算部と、
当該屈曲回数毎応力演算部で求めた屈曲回数ごとの応力振幅と平均応力と、前記導体素線の材料特性とを基に、屈曲回数ごとの疲労損傷度を求める疲労損傷度演算部と、
当該疲労損傷度演算部で求めた屈曲回数ごとの疲労損傷度を累積することで、前記導体素線が破断する屈曲回数を求め、当該求めた屈曲回数を前記ケーブルの屈曲断線寿命として予測する屈曲断線寿命予測部と、
を備え、
前記導体素線断面積演算部は、
予め求めておいた前記ケーブルの曲げ半径に対する導体素線間の接触荷重の関係、および曲げ半径に対する導体素線間の摺動距離の関係と、前記ケーブルの屈曲条件である曲げ半径とから、前記導体素線間の接触荷重および摺動距離を求め、
当該求めた導体素線間の接触荷重および摺動距離と、予め求めておいた接触荷重ごとの総摺動距離に対する摩耗痕の深さの関係とから、屈曲回数に対する摩耗痕の深さの関係を求め、
当該屈曲回数に対する摩耗痕の深さの関係から、屈曲回数ごとの摩耗痕の深さを求め、当該求めた摩耗痕の深さから前記導体素線の断面積を求めることで、屈曲回数ごとに前記導体素線の断面積を求め、
前記接触荷重ごとの総摺動距離に対する摩耗痕の深さの関係は、
前記導体素線を模した試験線同士を接触させ前記接触荷重に相当する荷重を印加した状態で摺動させることにより、
求められていることを特徴とするケーブルの屈曲断線寿命予測装置。
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JP2012244434A JP5962443B2 (ja) | 2012-11-06 | 2012-11-06 | ケーブルの屈曲断線寿命予測方法および装置 |
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