(57)【要約】【課題】荷重が繰り返し付与される構造物の疲労寿命を評価する技術に関し、構成材料に内部欠陥の存在が許容される場合、この疲労寿命を適正に評価する技術を提供する。【解決手段】構造物の寿命評価システムにおいて、構造物の構成材料に含まれる欠陥の形状パラメータ(r,a)及び欠陥に付与する変動応力パラメータΔσを入力する条件入力部(60)と、欠陥の形状パラメータ(r,a)及び変動応力パラメータΔσの関係から破壊力学パラメータΔKを規定する演算式を処理する演算部(73,82)と、破壊力学パラメータΔK及び構成材料の繰り返し寿命Nの関係を示すデータベースを蓄積する第１蓄積部31と、第１蓄積部31にアクセスして繰り返し寿命N及び破壊力学パラメータΔKのうちいずれか一方の値を入力して対応する他方の値を出力する第１決定部(72,83)と、第１決定部(72,83)における出力値に基づいて構造物の疲労度を判定する判定部(75,84)と、を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の構成材料に含まれる欠陥の形状パラメータ及び前記欠陥に付与する変動応力のパラメータを入力する条件入力部と、
前記欠陥の形状パラメータ及び前記変動応力パラメータの関係から破壊力学パラメータを規定する演算式を処理する演算部と、
前記破壊力学パラメータ及び前記構成材料の繰り返し寿命の関係を示すデータベースを蓄積する第１蓄積部と、
前記第１蓄積部にアクセスして前記繰り返し寿命及び前記破壊力学パラメータのうちいずれか一方の値を入力して対応する他方の値を出力させる第１決定部と、
前記第１決定部における出力値に基づいて前記構造物の疲労度を判定する判定部と、を備えることを特徴とする構造物の寿命評価システム。
【請求項２】
請求項１に記載の構造物の寿命評価システムにおいて、
前記欠陥の形状パラメータは欠陥半径及び亀裂長から成り、
前記欠陥半径及び亀裂長の比率並びに前記演算式の補正係数の関係を示すデータベースを蓄積する第２蓄積部と、
前記第２蓄積部にアクセスして前記比率及び前記補正係数のうちいずれか一方の値を入力して対応する他方の値を出力させる第２決定部と、を備え、
前記判定部は、前記第２決定部における出力値にも基づいて前記構造物の疲労度を判定することを特徴とする構造物の寿命評価システム。
【請求項３】
請求項２に記載の構造物の寿命評価システムにおいて、
前記第１決定部は設計上見積られる余命を前記繰り返し寿命とみなして対応する破壊力学パラメータを出力し、
前記演算部は前記条件入力部から出力された前記亀裂長及び変動応力のパラメータ、並びに前記第１決定部から出力された前記破壊力学パラメータに基づいて前記補正係数を演算し、
前記第２決定部は前記演算された補正係数に対応する前記欠陥半径を出力し、
前記判定部は前記第２決定部から出力された前記欠陥半径を前記構造物における許容限度とみなし前記欠陥の実測値と対比して前記疲労度を判定することを特徴とする構造物の寿命評価システム。
【請求項４】
請求項２に記載の構造物の寿命評価システムにおいて、
前記第２決定部は前記比率に対応する前記補正係数を出力し、
前記演算部は前記条件入力部から出力された前記亀裂長及び変動応力並びに前記第２決定部から出力された前記補正係数に基づいて前記破壊力学パラメータを演算し、
前記第１決定部は前記演算部で演算された破壊力学パラメータに対応する前記繰り返し寿命を出力し、
前記判定部は前記第１決定部から出力された前記繰り返し寿命を前記構造物の残存寿命とみなし設計上見積られる余命と対比して前記疲労度を判定することを特徴とする構造物の寿命評価システム。
【請求項５】
構造物の構成材料に含まれる欠陥の欠陥半径、亀裂長及び前記欠陥に付与する変動応力のパラメータを入力する条件入力ステップと、
前記条件入力ステップで入力された前記パラメータの関係から破壊力学パラメータを規定する演算式を処理する演算ステップと、
前記破壊力学パラメータ及び前記構成材料の繰り返し寿命の関係を示すデータベースを蓄積する第１蓄積部にアクセスして前記繰り返し寿命及び前記破壊力学パラメータのうちいずれか一方の値を入力して対応する他方の値を出力する第１決定ステップと、
前記第１決定ステップにおける出力値に基づいて前記構造物の疲労度を判定する判定ステップと、を含むことを特徴とする構造物の寿命評価方法。
【請求項６】
請求項５に記載の構造物の寿命評価方法において、
前記欠陥半径及び亀裂長の比率並びに前記演算式の補正係数の関係を示すデータベースを蓄積する第２蓄積部にアクセスして前記補正係数に対応する前記欠陥半径を出力する第２決定ステップを含み、
前記第１決定ステップは設計上見積られる余命を前記繰り返し寿命とみなして前記対応する破壊力学パラメータを出力し、
前記演算ステップは前記条件入力ステップにおいて入力された前記亀裂長及び変動応力のパラメータ並びに前記第１決定ステップにおいて出力された前記破壊力学パラメータに基づいて前記補正係数を演算し、
前記判定ステップは前記第２決定ステップから出力された前記欠陥半径を前記構造物における許容限度とみなし前記欠陥の実測値と対比して前記疲労度を判定することを特徴とする構造物の寿命評価方法。
【請求項７】
請求項５に記載の構造物の寿命評価方法において、
前記欠陥半径及び亀裂長の比率並びに前記演算式の補正係数の関係を示すデータベースを蓄積する第２蓄積部にアクセスして前記比率に対応する前記補正係数を出力する第２決定ステップを含み、
前記演算ステップは前記条件入力ステップで入力された前記亀裂長及び変動応力並びに前記第２決定ステップから出力された前記補正係数のパラメータに基づいて前記破壊力学パラメータを演算し、
前記第１決定ステップは前記演算ステップで演算された破壊力学パラメータに対応する前記繰り返し寿命を出力し、
前記判定ステップは前記第１決定ステップから出力された前記繰り返し寿命を前記構造物の残存寿命とみなし設計上見積られる余命と対比して前記疲労度を判定することを特徴とする構造物の寿命評価方法。
【請求項８】
コンピュータを、
構造物の構成材料に含まれる欠陥の欠陥半径、亀裂長及び前記欠陥に付与する変動応力のパラメータを入力する条件入力手段、
前記条件入力手段で入力された前記パラメータの関係から破壊力学パラメータを規定する演算式を処理する演算手段、
前記破壊力学パラメータ及び前記構成材料の繰り返し寿命の関係を示すデータベースを蓄積する第１蓄積部にアクセスして前記繰り返し寿命及び前記破壊力学パラメータのうちいずれか一方の値を入力して対応する他方の値を出力する第１決定手段、
前記第１決定手段における出力値に基づいて前記構造物の疲労度を判定する判定手段、として機能させることを特徴とする構造物の寿命評価プログラム。
【請求項９】
請求項８に記載の構造物の寿命評価プログラムにおいて、
前記コンピュータは、さらに前記欠陥半径及び亀裂長の比率並びに前記演算式の補正係数の関係を示すデータベースを蓄積する第２蓄積部にアクセスして前記補正係数に対応する前記欠陥半径を出力する第２決定手段として機能し、
前記第１決定手段は設計上見積られる余命を前記繰り返し寿命とみなして前記対応する破壊力学パラメータを出力し、
前記演算手段は前記条件入力手段から出力された前記亀裂長及び変動応力並びに前記第１決定手段から出力された前記破壊力学のパラメータに基づいて前記補正係数を演算し、
前記判定手段は前記第２決定手段から出力された前記欠陥半径を前記構造物における許容限度とみなし前記欠陥の実測値と対比して前記疲労度を判定することを特徴とする構造物の寿命評価プログラム。
【請求項１０】
請求項８に記載の構造物の寿命評価プログラムにおいて、
前記コンピュータは、さらに前記欠陥半径及び亀裂長の比率並びに前記演算式の補正係数の関係を示すデータベースを蓄積する第２蓄積部にアクセスして前記比率に対応する前記補正係数を出力する第２決定手段として機能し、
前記演算手段は前記条件入力手段から出力された前記亀裂長及び変動応力並びに前記第２決定手段から出力された前記補正係数のパラメータに基づいて前記破壊力学パラメータを演算し、
前記第１決定手段は前記演算手段で演算された破壊力学パラメータに対応する前記繰り返し寿命を出力し、
前記判定手段は前記第１決定手段から出力された前記繰り返し寿命を前記構造物の残存寿命とみなし設計上見積られる余命と対比して前記疲労度を判定することを特徴とする構造物の寿命評価プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重が繰り返し付与され疲労による構造物の寿命を評価する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力・水力発電システムにおいて、調達コスト、維持コストの経済性を重視する傾向が強くなっている。このため、タービン発電機の構成要素であるロータファンにおいて、従来の鋼製からアルミニウム合金鋳物製へ変更することにより製造コストの低減、軽量化が進められている。
【０００３】
しかし、アルミニウム合金鋳物をはじめとする鋳物構造物は、製造時における凝固速度の違いに起因した鋳造欠陥が少なからず存在するため、前記鋳造欠陥を許容した品質確保が必要である。特に、ロータファンにおいては、タービン発電機の起動／停止に伴い、遠心力の負荷状態と無負荷状態が繰り返されるため、疲労強度の確保が重要である。
【０００４】
構造物の構成材料の劣化を評価する技術の公知例として、陽電子源から陽電子を対象となる構成材料に放射し、陽電子の親和力の差を利用して、空孔や析出物のサイズ分布を把握し、定量的な評価をする技術が知られている（例えば、特許文献１）。  
さらに、構造物が使用される環境下で構成材料の特性または強度が変化する場合の寿命予測方法として、構成材料に付与される負荷Ｑ、破損時における破損強度Ｑ*、及びサイクル数Ｎの情報からこの構成材料の寿命を予測する技術が知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６６６９９号公報
【特許文献２】特開平９−３１１１００号公報
【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の技術は、材料に含まれる欠陥や析出物の変化を検出して材料劣化を評価する技術ではあるが、これら欠陥に応力集中が繰り返し付与され疲労する複雑構造物の寿命の評価に適しているとは言えない。  
特許文献２の技術は、温度変化を伴う環境下での熱疲労寿命を予測する点に主眼がおかれているために、構造物に存在する欠陥についての考慮がされておらず、このような欠陥を含む場合における安全性を見込んだ寿命予測が不可能である。  
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、内部欠陥の存在が許容される構造物において、繰り返し荷重による疲労寿命を適正に評価する技術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】
本発明に係る構造物の寿命評価システムは、構造物の構成材料に含まれる欠陥の形状パラメータ及び前記欠陥に付与する変動応力パラメータを入力する条件入力部と、前記欠陥の形状パラメータ及び前記変動応力パラメータの関係から破壊力学パラメータを規定する演算式を処理する演算部と、前記破壊力学パラメータ及び前記構成材料の繰り返し寿命の関係を示すデータベースを蓄積する第１蓄積部と、前記第１蓄積部にアクセスして前記繰り返し寿命及び前記破壊力学パラメータのうちいずれか一方の値を入力して対応する他方の値を出力する第１決定部と、前記第１決定部における出力値に基づいて前記構造物の疲労度を判定する判定部と、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る構造物の寿命評価技術によれば、内部欠陥の存在が許容される構造物において、繰り返し荷重に対する疲労寿命を高精度で評価できる技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用して寿命評価される構造物（ロータファン）が設けられているタービン発電機の構成断面図。
【図２】本発明を適用して寿命評価される構造物（ロータファン）の部分拡大断面図。
【図３】本発明に係る構造物の寿命評価システムの実施形態を示すブロック図。
【図４】本発明を適用して寿命評価される構造物（ロータファン）の外形計測の実施図。
【図５】（Ａ）はタービン発電機の停止状態における構造物（ロータファン）のメッシュ解析結果を示す図、（Ｂ）はタービン発電機の起動状態に伴い弾性歪を生じる構造物（ロータファン）のメッシュ解析結果を示す図。
【図６】タービン発電機の停止／起動に伴い構造物（ロータファン）の注目部位に付与される繰り返し応力σのグラフ。
【図７】タービン発電機の停止／起動に伴い構造物（ロータファン）の注目部位に存在する欠陥が経年成長する状態を示す図。
【図８】破壊力学パラメータΔＫと繰り返し寿命Ｎとの相関を示すグラフ。
【図９】補正係数ｆと欠陥半径ｒ及び亀裂長ａの比率（ａ／ｒ）との相関を示すグラフ。
【図１０】本発明に係る構造物の寿命評価方法の第１実施形態を示すフローチャート。
【図１１】本発明に係る構造物の寿命評価方法の第２実施形態を示すフローチャート。
【図１２】（Ａ）は構造物の寿命評価方法の実施形態の変動応力Δσの入力動作におけるサブルーチンを示すフローチャート、（Ｂ）は欠陥の形状パラメータ（欠陥半径ｒ，亀裂長ａ）の入力動作におけるサブルーチンを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る鋳物構造物の寿命評価システムの実施形態について図面を参照して説明する。  
まず発明の説明に先立って図１の構成断面図を参照して本発明を適用して寿命評価される構造物（ロータファン２０）が設けられているタービン発電機１０の説明を行う。
【００１１】
タービン発電機１０は、蒸気または水の持つエネルギーを回転運動に変換するタービン部（図示略）に接続するロータ部１１と、このロータ部１１を軸受１５において回転自在に軸支するステイター部１２とから構成される。  
このように構成されるタービン発電機１０は、外力によりロータ部１１をステイター部１２に対して相対回転させて回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。
【００１２】
ロータ部１１は、一対の軸受１５に両端が軸支される回転軸１３と、永久磁石または電磁石が設けられ磁界を生じさせる界磁子１４と、この回転軸１３に同期して回転し循環気流を生じさせるロータファン２０と、から構成されている。
【００１３】
ステイター部１２は、生じた磁界を切って起電力を生じさせる誘導コイルが巻回されている電機子１９と、ケーシング１６の内部において前記循環気流の流路を形成する風導板１７と、この循環気流を冷却する冷却部１８と、から構成されている。  
このように構成されることで、ロータファン２０が生じさせる循環気流により、磁気ヒステリシス損、渦電流損、及び誘導電流の抵抗損によるロータ部１１及びステイター部１２の温度上昇が抑制される。
【００１４】
ロータファン２０は、図２の部分拡大断面図に示されるように、軸回転することにより循環気流を生じさせる羽根部２１と、ロータファン２０を回転軸１３に固定させる固定部２３と、この羽根部２１及び固定部２３を支持する支持部２２とから構成されている。  
そして、これら羽根部２１、支持部２２及び固定部２３は、一体的にアルミニウム合金鋳物成型され、慣性モーメント及び製造コストの低減が図られている。
【００１５】
ところで、このロータファン２０は、タービン発電機１０の起動／停止の度に付与される繰り返し応力により、内在する鋳造欠陥が成長し疲労破壊に至るまでの的確な寿命予測が求められている。  
さらに、タービン発電機１０の運転開始後においても、定期検査の実測データに基づいて、ロータファン２０における寿命予測の妥当性及び検査日以降の余命を的確に知ることが望まれる。
【００１６】
図３は、本発明の実施形態に係る構造物の寿命評価システム３０は、外形計測部４０と、欠陥計測部５０と、条件入力部６０と、データ処理部７０と、図示略の処理データのプリンタ装置及びモニタ装置等と、から構成される。  
このように構成される構造物の寿命評価システム３０は、使用を開始してから経年変化する構造物の疲労寿命を非破壊で的確に評価することを可能にするものである。
【００１７】
外形計測部４０は、外形計測器４１と、歪解析器４２と、変動応力パラメータ（Δσ）導出器４３とから構成されている。  
このように構成される外形計測部４０は、図４に示されるように、寿命評価される構造物（ロータファン２０）の外表面を走査してその形状及び寸法を計測するものである。
【００１８】
外形計測器４１としては、構造物の表面を接触計測して３次元座標データを得るダイヤルゲージ方式や、もしくは構造物の表面にレーザを照射して３次元点群データを得るレーザ方式でもよい。複雑な構造物の形状寸法を計測する場合は後者のレーザ方式が望ましい。  
そして、外形計測部４０は、そのように計測されたデータを基に３次元形状化した構造物（ロータファン２０）の図面データを得て、蓄積部３３に蓄積することができる。
【００１９】
歪解析器４２は、得られた図面データに基づき、タービン発電機１０の起動／停止に伴う構造物（ロータファン２０）の弾性歪を解析するものである。  
ここで図５（Ａ）は、タービン発電機１０（図１）が停止状態のとき、すなわちロータファン２０が無負荷状態である場合、その外形計測データに基づくメッシュ解析結果である。
【００２０】
この無負荷状態におけるロータファン２０の外形計測データは、製造ばらつき、経年使用による変形、腐食による減肉等の影響を投影している。なおこれらの影響を無視することができる場合は、外形計測器４１の計測結果を用いずに、設計図面データに基づいてメッシュ解析を実施してもよい。  
ここでメッシュ解析とは、対象物を有限の大きさの要素（三角形や四角形）に分割し、さらに入力される外力や境界条件に基づいて各節点の移動量を導き、構造物の歪変形ならびに応力分布を解析する方法である。
【００２１】
図５（Ｂ）は、タービン発電機１０（図１）が起動状態のとき、すなわち遠心力が付与されることに伴い弾性歪が生じているロータファン２０のメッシュ解析結果である。  
なお、理解を容易にするために現実の場合よりも歪量を誇張して表示している。  
この負荷状態におけるロータファン２０のメッシュ解析結果は、製造ばらつき、経年使用による変形、腐食による減肉等の影響を反映した弾性歪を示している。
【００２２】
図３においてΔσ導出器４３は、歪解析器４２のメッシュ解析結果から各要素に付与される応力σを導出するものである。ここで導出された応力σは、ロータファン２０の経年変化の影響を反映したものであるために高精度である。  
この応力σは、図６のグラフに示されるように、タービン発電機１０（図１）の停止／起動に伴いロータファン２０の注目部位（例えば図５（Ｂ）の符号Ｐ）に繰り返し変化するものである。
【００２３】
この繰り返しに伴う変動応力Δσは、数式（１）に示されるように、負荷状態におけるロータファン２０の注目部位Ｐに付与する応力σmaxと、無負荷状態におけるロータファン２０の注目部位Ｐに付与する応力σminとの差で示される。  
この図６のグラフは、図５のメッシュ解析の結果から有限要素法解析により得られるものであり、又は材料力学一般式σ＝α・Ｐ／Ａ（σ：応力、α：応力集中係数、Ｐ：荷重、Ａ：断面積）から算出してもよい。
【００２４】
図３において欠陥計測部５０は、欠陥計測器５１と、形状解析器５２と、形状パラメータ導出器５３とから構成されている。このように構成される欠陥計測部５０は、構造物（ロータファン２０）に含まれる欠陥Ｄ（図７）を検出し、その形状を特定する形状パラメータを出力するものである。
【００２５】
図７は、停止／起動を繰り返すタービン発電機１０のロータファン２０の注目部位Ｐに存在する欠陥Ｄが経年成長する状態を示している。  
欠陥計測器５１は、このような欠陥Ｄを計測するものであって、その計測方法は、表面に分布しているものに対しては浸透探傷、蛍光探傷、磁粉探傷、過流探傷等が挙げられ、内部に分布しているものに対しては放射線透過、超音波探傷等が挙げられる。  
形状解析器５２は、前記計測された欠陥Ｄの形状を解析するものであって、この欠陥Ｄの外接円を同定する。
【００２６】
導出器５３は、形状解析器５２の解析結果から欠陥Ｄの形状パラメータを導出する。この形状パラメータは、欠陥Ｄの外接円の欠陥半径ｒ及びこの欠陥Ｄの縁から延びる亀裂長ａから規定されるが、規定方法に限定はなく、構造物の疲労寿命との因果関係が示唆されるものであればよい。
【００２７】
条件入力部６０は、構造物の初期想定寿命Ｎsを入力するＮs入力器６４と、構造物の稼働実績Ｎ*を入力するＮ*入力器６５と、欠陥Ｄに付与する変動応力Δσを入力するΔσ入力器６１と、欠陥Ｄの亀裂長ａを入力するａ入力器６２と、欠陥半径ｒを入力するｒ入力器６３とから構成される。  
ここで、Δσ入力器６１、ａ入力器６２、ｒ入力器６３は、外形計測部４０及び欠陥計測部５０の計測値を入力する場合に限定されるものでなく、経験則に基づく値を入力する場合もある。
【００２８】
初期想定寿命Ｎsは、運転開始前におけるロータファン２０の保証される余命を示すものであって、この運転開始前に計測された欠陥Ｄから決定される後記する残存寿命Ｎrより小さな数値が入力される。  
稼働実績Ｎ*は、運転開始した時から寿命評価を実施する時に至るまで、ロータファン２０にかかった負荷に対応した数値が入力される。  
具体的に初期想定寿命Ｎs及び稼働実績Ｎ*に入力される数値は、欠陥Ｄに変動応力Δσが繰り返し付与される回数であって、タービン発電機１０の起動／停止の回数に対応する。
【００２９】
データ処理部７０は、第１蓄積部３１と、第２蓄積部３２と、Ｎd算出部７１と、第１決定部７２，８３と、演算部７３，８２と、第２決定部７４，８１と、判定部７５，８４とから構成される。  
このように構成されるデータ処理部７０は、条件入力部６０から入力された情報に基づいて、所定の演算及び条件判断を実施して、構造物の寿命評価を実行するものである。  
また、データ処理部７０は、このような実行手段を含むコンピュータであって、プログラムに基づいて指定された演算やデータ処理を実行するものである場合も含まれる。
【００３０】
第１蓄積部３１は、欠陥Ｄの形状パラメータから数式（３）において一意的に定められる破壊力学パラメータΔＫと、構造物（ロータファン２０）の構成材料の繰り返し寿命Ｎとの関係を示すデータベースを蓄積するものである。  
ここで図８は、繰り返し寿命Ｎと破壊力学パラメータΔＫとの相関を示すグラフであって、数式（３）に示される一般式により表される。  
さらに図８に示されるＮ−ΔＫの相関グラフは、構成材料に固有のものであり、さまざまな形態の欠陥Ｄを含む構成材料の試験片を作成し、繰り返し疲労による破壊試験を行うことにより作成されるものである。
【００３１】
第２蓄積部３２は、欠陥半径ｒ及び亀裂長ａの比率（ａ／ｒ）と、後記する破壊力学パラメータΔＫの数式（２）の補正係数ｆとの関係を示すデータベースを蓄積するものである。  
図９は補正係数ｆと比率（ａ／ｒ）との相関を示すグラフであって、数式（４）に示される一般式により表される。  
なおここで、図９のグラフから明らかなように、欠陥半径ｒに対する亀裂長ａの相対長が大きくなる場合は、補正係数は１に漸近することになるために、この補正係数ｆを考慮しない場合もある。
【００３２】
図３においてＮd算出部７１は、数式（５）に示されるように、初期想定寿命Ｎsと稼働実績Ｎ*との差分をとって、寿命評価の実施時における設計上見積られる余命Ｎdを算出するものである。
【００３３】
第１決定部７２，８３は、第１蓄積部３１にアクセスして数式（３）の関係を有する繰り返し寿命Ｎ及び破壊力学パラメータΔＫのうちいずれか一方の値を入力して対応する他方の値を出力するものである。  
ここで、図３左側の第１決定部７２は、設計上見積られる余命Ｎdを繰り返し寿命Ｎとみなして入力し、対応する破壊力学パラメータΔＫを出力する。  
そして図３右側の第１決定部８３は、後記する演算部８２で演算された破壊力学パラメータΔＫを入力し、対応する繰り返し寿命Ｎを出力する。
【００３４】
演算部７３，８２は、数式（２）に示される演算式を処理するものである。  
ここで、図３左側の演算部７３は、条件入力部６０から入力される亀裂長ａ及び変動応力Δσのパラメータ、並びに第１決定部７２から出力される破壊力学パラメータΔＫに基づいて前記補正係数ｆを演算する。  
そして図３右側の演算部８２は、条件入力部６０から入力される亀裂長ａ及び変動応力Δσのパラメータ並びに第２決定部８１から出力される補正係数ｆに基づいて破壊力学パラメータΔＫを演算する。
【００３５】
第２決定部７４，８１は、第２蓄積部３２にアクセスして数式（４）の関係を有する比率（ａ／ｒ）及び補正係数ｆのうちいずれか一方の値を入力して対応する他方の値を出力するものである。  
ここで、図３左側の第２決定部７４は、演算部７３から補正係数ｆを入力し、対応する欠陥半径ｒを、許容される欠陥半径ｒs（許容欠陥半径ｒs）とみなして出力する。  
そして図３右側の第２決定部８１は、条件入力部６０から亀裂長ａ及び欠陥半径ｒのパラメータを入力し、その比率（ａ／r）に対応する補正係数ｆを出力する。
【００３６】
判定部７５，８４は、第１決定部７２,８３及び第２決定部７４，８１における出力値に基づいて前記構造物の疲労度を判定するものである。なおここで、補正係数ｆを考慮しない場合、判定部７５，８４は、第１決定部７２,８３の出力値のみに基づいて構造物の疲労度を判定する。
【００３７】
ここで、図３左側の判定部７５は、第２決定部７４から出力される許容欠陥半径ｒsを構造物における許容限度とみなし、ｒ入力器６３の出力する欠陥半径ｒと対比して疲労度の判定をする。  
すなわち、ｒs＞ｒの関係を満たせば合格で、満たさなければ不合格となる。  
そして図３右側の判定部８４は、第１決定部８３から出力された繰り返し寿命Ｎを構造物の残存寿命Ｎrとみなし、Ｎd算出部７１の出力する設計上見積られる余命Ｎdと対比して疲労度の判定をする。  
すなわち、Ｎd＜Ｎrの関係を満たせば合格で、満たさなければ不合格となる。
【００３８】
Δσ＝σmax−σmin                （１）
σmax：運転時の応力
σmin：停止時の応力
ΔＫ＝f(a/r)・Δσ・(πa)1/2        （２）
ΔＫ：破壊力学パラメータ
f(a/r)：補正係数
Δσ：変動応力
ｒ：欠陥半径
ａ：亀裂長
ΔＫ＝Ｅ・Ln(Ｎ)＋Ｆ              （３）
ΔＫ：破壊力学パラメータ
Ｎ：疲労寿命
Ｅ、Ｆ：定数
ｆ(a/r)＝Ｃ・（ａ／ｒ）D            （４）
f(a/r)：補正係数
ｒ：欠陥半径
ａ：亀裂長
Ｃ、Ｄ：定数
Ｎd＝Ｎs−Ｎ*                    （５）
Ｎs：構造物の初期想定寿命
Ｎ*：構造物の稼働実績
【００３９】
図１０のフローチャートに基づいて第１実施形態に係る構造物の寿命評価方法の手順を説明する（適宜、図３参照）。  
条件入力部６０において、欠陥Ｄの欠陥半径ｒ及び亀裂長ａ、並びに欠陥Ｄに付与する変動応力Δσのパラメータを入力する（Ｓ１１〜Ｓ１３；条件入力ステップ）。  
ここで、ステップＳ１１における変動応力Δσの入力動作は、図１２（Ａ）のサブルーチンが、適宜適用される。そして、ステップＳ１２，Ｓ１３における欠陥Ｄの形状パラメータ（欠陥半径ｒ，亀裂長ａ）の入力動作は、図１２（Ｂ）のサブルーチンが、適宜適用される。
【００４０】
さらに条件入力部６０において、入力した初期想定寿命Ｎsと稼働実績Ｎ*に基づいて（Ｓ１４，Ｓ１５）、数式（５）に示される差分をとって、設計上見積られる余命Ｎdを算出する（Ｓ１６）。
【００４１】
次に、第１蓄積部３１にアクセスし、図８又は数式（３）に示される、破壊力学パラメータΔＫ及び繰り返し寿命Ｎの関係を示すデータベースを読み出す（Ｓ１７）。  
そして、ステップＳ１６で算出された設計上見積られる余命Ｎdを繰り返し寿命Ｎとみなし、図８又は数式（３）において対応する破壊力学パラメータΔＫを決定する（Ｓ１８；第１決定ステップ）。
【００４２】
さらに、ステップＳ１１，Ｓ１３において入力される亀裂長ａ及び変動応力Δσのパラメータ、並びにステップＳ１８において決定された破壊力学パラメータΔＫに基づいて、数式（２）に従い補正係数ｆを演算する（Ｓ１９；演算ステップ）。
【００４３】
次に、第２蓄積部３２にアクセスし、図９又は数式（４）に示される、欠陥半径ｒ及び亀裂長ａの比率(ａ／ｒ)並びに補正係数ｆの関係を示すデータベースを読み出す（Ｓ２０）。  
そして、ステップＳ１９で演算された補正係数ｆに対応する許容欠陥半径ｒsを、図９又は数式（４）に基づき決定する（Ｓ２１；第２決定ステップ）。
【００４４】
次に、ステップＳ２１で決定された許容欠陥半径ｒsを構造物（ロータファン２０）において内在させる許容限度とみなし、ステップＳ１２で入力した欠陥半径ｒと対比して、構造物の疲労度を判定する（Ｓ２２；判定ステップ）。  
そして、ｒｓ＞ｒの要件を満たせば構造物の疲労の進行が想定内であるために合格と認定し（Ｓ２３）、この要件を満たさなければ想定外に疲労の進行が早く進んでいるために不合格と認定する（Ｓ２４）。
【００４５】
図１１のフローチャートに基づいて第２実施形態に係る構造物の寿命評価方法を説明する。なお第２実施形態におけるステップＳ３１〜Ｓ３６は、第１実施形態におけるステップＳ１１〜Ｓ１６と共通であるので既にした説明を引用して記載を省略する。
【００４６】
次に、第２蓄積部３２にアクセスし、図９又は数式（４）に示される、欠陥半径ｒ及び亀裂長ａの比率(ａ／ｒ)並びに補正係数ｆの関係を示すデータベースを読み出す（Ｓ３７）。  
そして、ステップＳ３２，Ｓ３３で入力された亀裂長ａ及び欠陥半径ｒの比率(ａ／ｒ)に対応する前記補正係数ｆを、図９又は数式（４）に基づき決定する（Ｓ３８；第２決定ステップ）。
【００４７】
さらに、ステップＳ３１，Ｓ３３で入力された変動応力Δσ及び亀裂長ａのパラメータ、並びにステップＳ３８で決定された補正係数ｆに基づいて、数式（２）に従い破壊力学パラメータΔＫを演算する（Ｓ３９；演算ステップ）。
【００４８】
次に、第１蓄積部３１にアクセスし、図８又は数式（３）に示される、破壊力学パラメータΔＫ及び繰り返し寿命Ｎの関係を示すデータベースを読み出す（Ｓ４０）。  
そして、ステップＳ３９で演算された破壊力学パラメータΔＫに対応する繰り返し寿命Ｎ（Ｎr）として決定する（Ｓ４１；第１決定ステップ）。
【００４９】
次に、ステップＳ４１において決定された繰り返し寿命Ｎを構造物（ロータファン２０）の残存寿命Ｎrとみなし、ステップＳ３６で算出された設計余命Ｎdと対比して構造物の疲労度を判定する（Ｓ４２；判定ステップ）。  
そして、Ｎd＜Ｎrの要件を満たせば構造物の疲労の進行が想定内であるために合格と認定し（Ｓ４３）、この要件を満たさなければ想定外に疲労の進行が早く進んでいるために不合格と認定する（Ｓ４４）。
【００５０】
本実施例によれば、構造物の疲労寿命を高精度に評価でき、強度信頼性に優れた構造物によって安定的な運用が確保されるので、信頼性の高い大型機械製品の寿命評価技術を提供することができる。
【００５１】
ところで、本発明は前記した実施形態に限定されるものでなく、共通する技術思想の範囲内において、適宜変形して実施することができる。  
例えば、実施形態における寿命評価の対象となる構造物は、アルミニウム鋳造品を例示しているが、これに限定されることなく他の金属鋳造品や、その他の加工製品（例えば鍛造品、切削加工品）にも適用することができる。
【００５２】
さらに、構造物の構成材料に含まれる欠陥Ｄの形状パラメータ（ｒ,ａ）、及びこの欠陥Ｄに付与する変動応力Δσのパラメータは、外形計測部４０及び欠陥計測部５０により測定されたものを採用しているが、いずれかのパラメータを経験則に基づく値に置き換える場合もある。  
そして、構造物に対する定期的な疲労検査においては、欠陥Ｄの形状パラメータ（ｒ,ａ）及び変動応力Δσの両方が経年変化する前提で評価を行っているが、いずれか一方のみが経年変化して他方が不変（固定値）として評価を行うこともできる。  
さらに、破壊力学パラメータΔＫ（数式（２））の補正係数ｆを考慮しないで（ｆ＝一定値として）取り扱うこともでき、この場合、第２蓄積部３２及び第２決定部７４，８１は、必須の構成要素とならない。
【符号の説明】
【００５３】
１０…タービン発電機、１１…ロータ部、１２…ステイター部、１３…回転軸、１４…界磁子、１５…軸受、１６…ケーシング、１７…風導板、１８…冷却部、１９…電機子、２０…ロータファン、２１…羽根部、２２…支持部、２３…固定部、３０…寿命評価システム、３１…第１蓄積部、３２…第２蓄積部、３３…図面蓄積部、４０…外形計測部、４１…外形計測器、４２…歪解析器、４３…Δσ導出器、５０…欠陥計測部、５１…欠陥計測器、５２…形状解析器、５３…形状パラメータ導出器、６０…条件入力部、６１…Δσ入力器、６２…ａ入力器、６３…ｒ入力器、６４…Ｎs入力器、６５…Ｎ*入力器、７０…データ処理部、７１…Ｎd算出部、７２，８３…第１決定部、７３，８２…演算部、７４，８１…第２決定部、７５，８４…判定部、ａ…亀裂長（形状パラメータ）、ｒ…欠陥半径（形状パラメータ）、ｒs…許容欠陥半径、ΔＫ…破壊力学パラメータ、Ｄ…欠陥、Δσ…変動応力、Ｎ…繰り返し寿命、ｆ…補正係数、Ｎd…設計上見積もられる余命、Ｎr…残存寿命。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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