JP7469653B2 - 評価装置、評価方法およびプログラム - Google Patents
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Description
前記FEMモデルに荷重を与え、前記FEMモデルの表面に生じる応力を算出する応力算出部と、
前記材料区分および前記仕様区分が紐付けられた複数の安全率情報と前記応力算出部が算出した応力とに基づいて、前記複数の節点それぞれについて、前記付与部が付与した前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する安全率を算出する安全率算出部と、
を備える構造部材の評価装置。
前記FEMモデルの前記複数の節点それぞれについて、前記安全率情報ごとに安全率を算出する第1処理部と、
前記複数の節点それぞれについて、前記第1処理部が前記安全率情報ごとに算出した安全率の中から、前記付与部が付与した前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する前記安全率情報に基づいて算出された安全率を抽出する第2処理部と、を有する、上記(1)または(2)に記載の構造部材の評価装置。
前記FEMモデルの前記複数の節点それぞれについて、前記複数の安全率情報の中から前記付与部が付与した前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する前記安全率情報を抽出する第1処理部と、
前記複数の節点それぞれについて、前記第1処理部が抽出した安全率情報に基づいて安全率を算出する第2処理部と、を有する、上記(1)または(2)に記載の構造部材の評価装置。
評価対象となる構造部材のFEMモデルの表面上の複数の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付与ステップと、
前記FEMモデルに荷重を与え、前記FEMモデルの表面に生じる応力を算出する応力算出ステップと、
前記材料区分および前記仕様区分が紐付けられた複数の安全率情報と前記応力算出ステップで算出された応力とに基づいて、前記複数の節点それぞれについて、前記付与ステップで付与された前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する安全率を算出する安全率算出ステップと、
を備える構造部材の評価方法。
前記FEMモデルの前記複数の節点それぞれについて、前記安全率情報ごとに安全率を算出する第1ステップと、
前記複数の節点それぞれについて、前記第1ステップで前記安全率情報ごとに算出された安全率の中から、前記付与ステップで付与された前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する前記安全率情報に基づいて算出された安全率を抽出する第2ステップと、を有する、上記(12)または(13)に記載の構造部材の評価方法。
前記FEMモデルの前記複数の節点それぞれについて、前記複数の安全率情報の中から前記付与ステップで付与された前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する前記安全率情報を抽出する第1ステップと、
前記複数の節点それぞれについて、前記第1ステップで抽出した安全率情報に基づいて安全率を算出する第2ステップと、を有する、上記(12)または(13)に記載の構造部材の評価方法。
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、付与部12、応力算出部14、および安全率算出部16を備える。
以下、FEMモデルの表面に生じる応力および各節点の安全率の算出方法の一例について説明するが、応力および安全率の算出方法は以下の例に限定されず、公知の種々の方法を用いて応力および安全率を算出することができる。例えば、上述の特許文献1に開示された方法によって応力および安全率を算出してもよい。
まず、応力の算出方法について説明する。本実施形態では、応力算出部14は、FEMモデルの表面上の任意の節点を対象節点として、FEMモデルの表面上において対象節点と共通の要素に属する複数の節点から、複数の基準節点ペアを抽出する。具体的には、応力算出部14は、対象節点とともに三角形を形成することができる2つの節点の複数の組み合わせをそれぞれ基準節点ペアとして抽出する。なお、対象節点は、安全率の算出対象となる節点である。本実施形態では、応力算出部14は、例えば、ユーザによって指定された領域に属する複数の節点を対象節点として選択してもよく、FEMモデルの表面上の全ての節点を対象節点として選択してもよい。また、応力算出部14は、コーナー節点のみを対象節点として選択してもよい。以下、図面を用いて基準節点ペアの抽出方法について説明する。
ΔV=(1-(D1/D0))×ΔG+(D1/D0)× ΔI ・・・(1)
λ=(AV1-AV0)/AV0 ・・・(2)
ただし、上記式において、AV0は、応力算出部14による荷重負荷前における対象節点Aと仮想節点Vとの距離を示し、AV1は、応力算出部14による荷重負荷後における対象節点Aと仮想節点Vとの距離を示す。
次に、安全率の算出方法について説明する。本実施形態では、第1処理部16aは、上記のようにして応力算出部14によって算出された複合平均応力および複合変動応力と、記憶部22に記憶された複数の安全率情報とを用いて、各節点の安全率を算出する。本実施形態では、複合平均応力、複合変動応力および応力限界の関係(以下、応力限界関係と記載する。)を示す情報が、安全率情報として用いられる。
SF=OP1/OP2 ・・・(3)
なお、上記式(3)において、OP1は、判定線および応力限界線の交点と原点とを結ぶ線分の長さであり、OP2は、判定線において、安全率算出部16がプロットした点と原点とを結ぶ線分の長さである。
上述の実施形態では、第1処理部16aが、複数の節点それぞれについて安全率情報ごとに安全率を算出し、第2処理部16bが、安全率情報ごとに算出された安全率の中から、付与部12が付与した材料区分および仕様区分に対応する安全率情報に基づいて算出された安全率を抽出する場合について説明した。しかしながら、第1処理部16aが、複数の節点それぞれについて、複数の安全率情報の中から付与部12が付与した材料区分および仕様区分に対応する安全率情報を抽出し、第2処理部16bが、複数の節点それぞれについて、第1処理部16aが抽出した安全率情報に基づいて安全率を算出してもよい。この場合、各節点について、予め適切な安全率情報が第1処理部16aによって抽出されるので、各節点について複数の安全率情報に基づいて安全率を算出する場合に比べて、評価装置10の負担を軽減することができる。なお、この場合、第2処理部16bは、上述した方法と同様の方法によって安全率を算出してもよく、公知の他の方法(例えば、上述の特許文献1に記載された方法)を利用して安全率を算出してもよい。
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。
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~S6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、付与部12、応力算出部14、安全率算出部16(第1処理部16aおよび第2処理部16b)、および抽出部20として機能し、処理を行う。
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。
上述の実施形態では、評価装置が、鉄道車両用台車枠の安全率を算出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の各部の安全率を算出してもよい。
12 付与部
14 応力算出部
16 安全率算出部
16a 第1処理部
16b 第2処理部
18 分布図作成部
20 抽出部
22 安全率情報記憶部
100 台車枠
Claims (23)
- 評価対象となる構造部材のFEMモデルの表面上の複数の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付与部と、
前記FEMモデルに荷重を与え、前記FEMモデルの表面に生じる応力を算出する応力算出部と、
前記材料区分および前記仕様区分が紐付けられた複数の安全率情報と前記応力算出部が算出した応力とに基づいて、前記複数の節点それぞれについて、前記付与部が付与した前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する安全率を算出する安全率算出部と、
を備える構造部材の評価装置。 - 前記安全率算出部が前記複数の節点それぞれについて算出した前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する安全率に基づいて、前記構造部材の安全率分布図を作成する分布図作成部をさらに備える、請求項1に記載の構造部材の評価装置。
- 前記安全率算出部は、
前記FEMモデルの前記複数の節点それぞれについて、前記安全率情報ごとに安全率を算出する第1処理部と、
前記複数の節点それぞれについて、前記第1処理部が前記安全率情報ごとに算出した安全率の中から、前記付与部が付与した前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する前記安全率情報に基づいて算出された安全率を抽出する第2処理部と、を有する、請求項1または2に記載の構造部材の評価装置。 - 前記安全率算出部は、
前記FEMモデルの前記複数の節点それぞれについて、前記複数の安全率情報の中から前記付与部が付与した前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する前記安全率情報を抽出する第1処理部と、
前記複数の節点それぞれについて、前記第1処理部が抽出した安全率情報に基づいて安全率を算出する第2処理部と、を有する、請求項1または2に記載の構造部材の評価装置。 - 前記複数の節点それぞれについて、前記安全率算出部が算出した安全率を前記節点ごとに設定された安全率の条件と比較し、前記条件を満たしてない前記節点を抽出する抽出部をさらに備える、請求項1から4のいずれかに記載の構造部材の評価装置。
- 前記抽出部はさらに、前記構造部材において前記抽出した前記節点に対応する部位または当該部位を含む所定領域を通知するための通知データを生成する、請求項5に記載の構造部材の評価装置。
- 前記通知データは、前記構造部材において前記抽出した前記節点に対応する部位または当該部位を含む前記所定領域を、重点検査部として通知するデータである、請求項6に記載の構造部材の評価装置。
- 前記通知データは、前記重点検査部を前記構造部材の図上に示すデータである、請求項7に記載の構造部材の評価装置。
- 前記通知データは、前記構造部材に対して予め設定された複数の検査対象部の中から前記重点検査部となる前記検査対象部を示すデータである、請求項7に記載の構造部材の評価装置。
- 前記複数の節点それぞれについて、前記安全率算出部が算出した安全率を前記節点ごとに設定された安全率の条件と比較し、前記条件を満たしてない前記節点を抽出し、前記構造部材において前記抽出した前記節点に対応する部位または当該部位を含む所定領域を、重点検査部として、前記分布図作成部が作成した前記安全率分布図上に示すためのデータを生成する抽出部をさらに備える、請求項2に記載の構造部材の評価装置。
- 前記構造部材は、鉄道車両用台車枠である、請求項1から10のいずれかに記載の構造部材の評価装置。
- コンピュータによって実行される評価方法であって、
評価対象となる構造部材のFEMモデルの表面上の複数の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付与ステップと、
前記FEMモデルに荷重を与え、前記FEMモデルの表面に生じる応力を算出する応力算出ステップと、
前記材料区分および前記仕様区分が紐付けられた複数の安全率情報と前記応力算出ステップで算出された応力とに基づいて、前記複数の節点それぞれについて、前記付与ステップで付与された前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する安全率を算出する安全率算出ステップと、
を備える構造部材の評価方法。 - 前記安全率算出ステップで前記複数の節点それぞれについて算出された前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する安全率に基づいて、前記構造部材の安全率分布図を作成する分布図作成ステップをさらに備える、請求項12に記載の構造部材の評価方法。
- 前記安全率算出ステップは、
前記FEMモデルの前記複数の節点それぞれについて、前記安全率情報ごとに安全率を算出する第1ステップと、
前記複数の節点それぞれについて、前記第1ステップで前記安全率情報ごとに算出された安全率の中から、前記付与ステップで付与された前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する前記安全率情報に基づいて算出された安全率を抽出する第2ステップと、を有する、請求項12または13に記載の構造部材の評価方法。 - 前記安全率算出ステップは、
前記FEMモデルの前記複数の節点それぞれについて、前記複数の安全率情報の中から前記付与ステップで付与された前記一の材料区分および前記一の仕様区分に対応する前記安全率情報を抽出する第1ステップと、
前記複数の節点それぞれについて、前記第1ステップで抽出した安全率情報に基づいて安全率を算出する第2ステップと、を有する、請求項12または13に記載の構造部材の評価方法。 - 前記複数の節点それぞれについて、前記安全率算出ステップにおいて算出された安全率を前記節点ごとに設定された安全率の条件と比較し、前記条件を満たしてない前記節点を抽出する抽出ステップをさらに備える、請求項12から15のいずれかに記載の構造部材の評価方法。
- 前記抽出ステップではさらに、前記構造部材において前記抽出した前記節点に対応する部位または当該部位を含む所定領域を通知するための通知データを生成する、請求項16に記載の構造部材の評価方法。
- 前記通知データは、前記構造部材において前記抽出した前記節点に対応する部位または当該部位を含む前記所定領域を、重点検査部として通知するデータである、請求項17に記載の構造部材の評価方法。
- 前記通知データは、前記重点検査部を前記構造部材の図上に示すデータである、請求項18に記載の構造部材の評価方法。
- 前記通知データは、前記構造部材に対して予め設定された複数の検査対象部の中から前記重点検査部となる前記検査対象部を示すデータである、請求項18に記載の構造部材の評価方法。
- 前記複数の節点それぞれについて、前記安全率算出ステップにおいて算出された安全率を前記節点ごとに設定された安全率の条件と比較し、前記条件を満たしてない前記節点を抽出し、前記構造部材において前記抽出した前記節点に対応する部位または当該部位を含む所定領域を、重点検査部として、前記分布図作成ステップにおいて作成された前記安全率分布図上に示すためのデータを生成するステップをさらに備える、請求項13に記載の構造部材の評価方法。
- 前記構造部材は、鉄道車両用台車枠である、請求項12から21のいずれかに記載の構造部材の評価方法。
- 請求項12から22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。
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