(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拘束手段によって測定対象物が拘束された状態で、加熱冷却手段によって前記測定対象物に対して加熱および冷却のサイクルを繰り返し行うことにより発生する前記測定対象物の各部位における拘束歪を算出して、当該測定対象物の寿命を予測する排気系部品の寿命予測装置であって、
前記測定対象物の第１ステレオ画像を生成する第１ステレオカメラと、
前記第１ステレオカメラと離間した位置に配設され、前記測定対象物の第２ステレオ画像を生成する第２ステレオカメラと、
前記第１ステレオ画像および前記第２ステレオ画像から前記測定対象物の三次元形状を取得して、前記測定対象物の各部位における実歪を求める実歪算出部と、
前記測定対象物の温度分布を検出するサーモビュアと、
前記サーモビュアによって検出された温度分布から、前記測定対象物の各部位における熱自由歪を求める熱自由歪算出部と、
前記実歪算出部によって求められた各部位の実歪から、前記熱自由歪算出部によって求められた各部位の熱自由歪を減じた差を、各部位の拘束歪として求める拘束歪算出部と、
前記拘束歪算出部によって求められた各部位の拘束歪から、各部位の最大主歪の最大値およびその発生方向を求める最大主歪算出部と、
前記最大主歪算出部によって求められた各部位の発生方向での最大主歪を各部位の発生歪として求める発生歪算出部と、
前記発生歪算出部によって求められた各部位の発生歪、および、前記サーモビュアによって検出された温度分布から、前記各部位の発生歪に対応する発生応力を求める発生応力算出部と、
前記発生歪算出部によって求められた各部位の発生歪、および、前記発生応力算出部によって求められた各部位の発生応力の関係を応力−歪発生線図として作成する応力−歪発生線図作成部と、
前記応力−歪発生線図作成部によって作成された各部位の応力−歪発生線図に基づいて、前記測定対象物の寿命を予測する寿命予測部とを備えることを特徴とする排気系部品の寿命予測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気系部品の寿命予測装置において、
前記寿命予測部は、前記応力−歪発生線図作成部によって作成された各部位の応力−歪発生線図から各部位の塑性歪を算出し、前記各部位の塑性歪から各部位の破断繰り返し回数を求め、前記各部位の破断繰り返し回数に基づいて寿命予測を行うことを特徴とする排気系部品の寿命予測装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の排気系部品の寿命予測装置において、
前記応力−歪発生線図作成部は、前記測定対象物の各部位において、冷熱サイクルの１サイクルを複数のサンプリング位置に分割し、各サンプリング位置で求められた発生歪および発生応力をプロットすることによって、前記応力−歪発生線図を作成することを特徴とする排気系部品の寿命予測装置。
【請求項４】
請求項１に記載の排気系部品の寿命予測装置において、
前記寿命予測部は、前記応力−歪発生線図作成部によって作成された各部位の応力−歪発生線図から各部位の累積疲労度を求め、前記各部位の累積疲労度に基づいて寿命予測を行うことを特徴とする排気系部品の寿命予測装置。
【請求項５】
請求項４に記載の排気系部品の寿命予測装置において、
前記寿命予測部は、前記応力−歪発生線図作成部によって作成された各部位の応力−歪発生線図から冷熱サイクルの１サイクル分の発生線図を抽出し、この１サイクル分の発生線図の面積を求めることによって、前記各部位の累積疲労度を求め、前記各部位の累積疲労度に基づいて寿命予測を行うことを特徴とする排気系部品の寿命予測装置。
【請求項６】
請求項１に記載の排気系部品の寿命予測装置において、
前記寿命予測部は、前記応力−歪発生線図作成部によって作成された各部位の応力−歪発生線図から各部位のクリープ歪を求め、前記各部位のクリープ歪に基づいて寿命予測を行うことを特徴とする排気系部品の寿命予測装置。
【請求項７】
請求項６に記載の排気系部品の寿命予測装置において、
前記寿命予測部は、冷熱サイクルの１サイクルを複数のサンプリング位置に分割し、分割された各サンプリング位置において、前記応力−歪発生線図作成部によって作成された各部位の応力−歪発生線図から各部位の歪速度を算出し、算出された各部位の歪速度とサンプリング周期とを掛け合わせた積の総和を算出することによって、前記各部位のクリープ歪を求め、前記各部位のクリープ歪に基づいて寿命予測を行うことを特徴とする排気系部品の寿命予測装置。
【請求項８】
請求項７に記載の排気系部品の寿命予測装置において、
前記寿命予測部は、前記サーモビュアによって検出された温度分布、および、前記発生応力算出部によって求められた各部位の発生応力から前記各部位の歪速度を求める歪速度予測式として、低温領域での歪速度予測式と、高温領域での歪速度予測式とを有していることを特徴とする排気系部品の寿命予測装置。
【請求項９】
請求項８に記載の排気系部品の寿命予測装置において、
前記寿命予測部は、温度ごとの応力−歪特性線図から前記低温領域と前記高温領域との境となる分割温度を求めることを特徴とする排気系部品の寿命予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の各部位における拘束歪を算出して、当該測定対象物の寿命を予測する排気系部品の寿命予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載されるエキゾーストマニホールド等のエンジンの排気系部品においては、エンジンから排出される排気ガスが高温になるため、熱歪によって応力が作用して、寿命に影響することが知られている。そこで、エンジンの排気系部品の寿命を評価するためには、歪みを測定する必要があるところ、従来、三次元形状を測定する種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば、２台のステレオカメラの撮像領域に配置された測定対象物にパターンを投影し、上記２台のステレオカメラによって、それぞれ、測定対象物のパターン付きステレオ画像を取得し、ステレオ画像処理することによって測定対象物の三次元形状を測定する三次元形状測定装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７０９１５号公報
【特許文献２】特開２０１３−０９２４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の三次元形状測定装置では、測定対象物の歪みを測定することができるものの、熱歪によって発生する応力を求めることはできなかった。すなわち、エンジンの排気系部品が高温になったときであっても、エンジンの排気系部品が自由膨張する場合には上記応力は作用せず、エンジンとの接続部等における外部からの拘束を受けることや、排気系部品の温度分布等によって上記応力が作用するからである。
【０００６】
そのような点に鑑み、本発明者らは、測定対象物の寿命に影響する上記応力（熱歪によって発生する応力）に対応する歪み（この歪みを、本願においては、「拘束歪」という）を測定する歪測定装置に関する出願（特許文献２参照）を行った。この歪測定装置では、上記拘束歪を容易に測定することが可能となり、測定対象物となる排気系部品の寿命を上記拘束歪から予測することが可能であった。しかし、排気系部品の寿命予測を精度よく行う点において改良の余地があった。すなわち、本発明者らは、排気系部品の寿命予測を行う際、上記拘束歪だけではなく、例えば、温度に依存する割れ（亀裂）の発生や、高温場でのクリープ歪の発生などについても考慮することによって、寿命予測精度が向上する点を見出した。
【０００７】
本発明は、そのような点に着目してなされたものであり、排気系部品の寿命を正確に予測することが可能な寿命予測装置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】
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、拘束手段によって測定対象物が拘束された状態で、加熱冷却手段によって前記測定対象物に対して加熱および冷却のサイクルを繰り返し行うことにより発生する前記測定対象物の各部位における拘束歪を算出して、当該測定対象物の寿命を予測する排気系部品の寿命予測装置であって、前記測定対象物の第１ステレオ画像を生成する第１ステレオカメラと、前記第１ステレオカメラと離間した位置に配設され、前記測定対象物の第２ステレオ画像を生成する第２ステレオカメラと、前記第１ステレオ画像および前記第２ステレオ画像から前記測定対象物の三次元形状を取得して、前記測定対象物の各部位における実歪を求める実歪算出部と、前記測定対象物の温度分布を検出するサーモビュアと、前記サーモビュアによって検出された温度分布から、前記測定対象物の各部位における熱自由歪を求める熱自由歪算出部と、前記実歪算出部によって求められた各部位の実歪から、前記熱自由歪算出部によって求められた各部位の熱自由歪を減じた差を、各部位の拘束歪として求める拘束歪算出部と、前記拘束歪算出部によって求められた各部位の拘束歪から、各部位の最大主歪の最大値およびその発生方向を求める最大主歪算出部と、前記最大主歪算出部によって求められた各部位の発生方向での最大主歪を各部位の発生歪として求める発生歪算出部と、前記発生歪算出部によって求められた各部位の発生歪、および、前記サーモビュアによって検出された温度分布から、前記各部位の発生歪に対応する発生応力を求める発生応力算出部と、前記発生歪算出部によって求められた各部位の発生歪、および、前記発生応力算出部によって求められた各部位の発生応力の関係を応力−歪発生線図として作成する応力−歪発生線図作成部と、前記応力−歪発生線図作成部によって作成された各部位の応力−歪発生線図に基づいて、前記測定対象物の寿命を予測する寿命予測部とを備えることを特徴としている。より具体的には、前記寿命予測部は、前記応力−歪発生線図作成部によって作成された各部位の応力−歪発生線図から各部位の塑性歪を算出し、前記各部位の塑性歪から各部位の破断繰り返し回数を求め、前記各部位の破断繰り返し回数に基づいて寿命予測を行うことを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、応力−歪発生線図作成部によって作成された応力−歪発生線図に基づいて、測定対象物の熱疲労を考慮した寿命予測を精度よく行うことができる。詳細には、拘束歪から測定対象物（排気系部品）の熱疲労に伴う割れ（亀裂）の発生を評価する指標として、塑性歪（破断繰り返し回数）を算出し、この塑性歪に基づいて測定対象物の寿命を予測するようにしている。これにより、測定対象物の寿命予測を精度よく行うことが可能となる。すなわち、最大主歪が最大値となる発生方向を亀裂発生方向として予測して、この発生方向での発生歪を求めている。また、この発生歪および温度分布から発生応力を求めている。そして、求められた発生歪および発生応力から、応力−歪発生線図を作成し、塑性歪を求めることによって破断繰り返し回数を求めている。これにより、塑性歪（破断繰り返し回数）が測定対象物の温度に依存する亀裂の発生を考慮したものとなり、測定対象物の寿命予測を正確に行うことができる。したがって、拘束歪から測定対象物の塑性歪を算出せずに寿命予測を行う場合に比べて、測定対象物の寿命を正確に予測することができる。
【００１０】
ここで、前記応力−歪発生線図作成部は、前記測定対象物の各部位において、冷熱サイクルの１サイクルを複数のサンプリング位置に分割し、各サンプリング位置で求められた発生歪および発生応力をプロットすることによって、前記応力−歪発生線図を作成することが可能である。
【００１１】
本発明において、前記寿命予測部は、前記応力−歪発生線図作成部によって作成された各部位の応力−歪発生線図から各部位の累積疲労度を求め、前記各部位の累積疲労度に基づいて寿命予測を行うことが好ましい。より具体的には、前記寿命予測部は、前記応力−歪発生線図作成部によって作成された各部位の応力−歪発生線図から冷熱サイクルの１サイクル分の発生線図を抽出し、この１サイクル分の発生線図の面積を求めることによって、前記各部位の累積疲労度を求め、前記各部位の累積疲労度に基づいて寿命予測を行うことが好ましい。
【００１２】
上記構成によれば、拘束歪から測定対象物の熱疲労に伴う割れ（亀裂）の発生を評価する指標として、累積疲労度を算出し、この累積疲労度に基づいて測定対象物の寿命を予測するようにしている。これにより、拘束歪から測定対象物の累積疲労度を算出せずに寿命予測を行う場合に比べて、測定対象物の寿命を正確に予測することができる。また、応力−歪発生線図に基づいて累積疲労度を容易に算出でき、サイクル数ごとの累積疲労度の変化も容易に算出できる。これにより、例えば、ＣＡＥなどの予測技術と比べて、コンピュータの計算負荷を低減することができる。
【００１３】
本発明において、前記寿命予測部は、前記応力−歪発生線図作成部によって作成された各部位の応力−歪発生線図から各部位のクリープ歪を求め、前記各部位のクリープ歪に基づいて寿命予測を行うことが好ましい。より具体的には、前記寿命予測部は、冷熱サイクルの１サイクルを複数のサンプリング位置に分割し、分割された各サンプリング位置において、前記応力−歪発生線図作成部によって作成された各部位の応力−歪発生線図から各部位の歪速度を算出し、算出された各部位の歪速度とサンプリング周期とを掛け合わせた積の総和を算出することによって、前記各部位のクリープ歪を求め、前記各部位のクリープ歪に基づいて寿命予測を行うことが好ましい。
【００１４】
上記構成によれば、拘束歪から測定対象物の熱変形を評価する指標として、クリープ歪を算出し、このクリープ歪に基づいて測定対象物の寿命を予測するようにしている。これにより、拘束歪から測定対象物のクリープ歪を算出せずに寿命予測を行う場合に比べて、測定対象物の寿命を正確に予測することができる。つまり、応力−歪発生線図に基づいてクリープ歪を算出することで、測定対象物の歪からクリープ歪を定量的に区別することが可能となり、冷熱サイクルの繰り返しに伴う熱疲労に起因する歪との切り分けが可能となる。これにより、クリープ歪への対策と、熱疲労に起因する歪への対策とを個別に行うことができ、測定対象物の寿命予測の精度を向上させることができる。
【００１５】
本発明において、前記寿命予測部は、前記サーモビュアによって検出された温度分布、および、前記発生応力算出部によって求められた各部位の発生応力から前記各部位の歪速度を求める歪速度予測式として、低温領域での歪速度予測式と、高温領域での歪速度予測式とを有していることが好ましい。この場合、前記寿命予測部は、温度ごとの応力−歪特性線図から前記低温領域と前記高温領域との境となる分割温度を求めることが好ましい。
【００１６】
ここで、全温度領域で共通の（単一の）歪速度予測式を求めた場合、温度によって低歪領域での応力の立ち上がり特性にバラつきが発生する等の理由から、低温領域か高温領域のいずれかで歪速度予測式の一致性が悪化することが懸念される。上記構成によれば、分割温度を導入し、分割温度の前後でそれぞれ歪速度予測式を求めるので、歪速度予測式の信頼性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、拘束歪から測定対象物の塑性歪を算出せずに寿命予測を行う場合に比べて、測定対象物の寿命を正確に予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る排気系部品の寿命予測装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の寿命予測装置の平面図および側面図である。
【図３】図１の測定対象物の正面に描かれた格子の一例を示す図である。
【図４】図１のコンピュータの機能構成の一例を示す図である。
【図５】拘束歪の考え方を示す概念図である。
【図６】最大主歪の最大値および発生角度の考え方と、発生角度での発生歪の考え方とを示す概念図である。
【図７】温度ごとの応力−歪特性線図の一例を示す図である。
【図８】応力−歪発生線図の一例を示す図である。
【図９】塑性歪−破断繰り返し回数特性の一例を示す図である。
【図１０】寿命予測装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】他の実施形態１に係るコンピュータの機能構成の一例を示す図である。
【図１２】図８の応力−歪発生線図から切り出された１サイクル分の領域を示す図である。
【図１３】ダメージファクタの算出手法の一例を示す表である。
【図１４】ダメージファクタとサイクル数との関係の一例を示す図である。
【図１５】他の実施形態１に係る寿命予測装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１６】他の実施形態２に係るコンピュータの機能構成の一例を示す図である。
【図１７】応力−温度発生線図の一例を示す図である。
【図１８】分割温度の設定手法の一例を示す図である。
【図１９】クリープ歪とサイクル数との関係の一例を示す図である。
【図２０】他の実施形態２に係る寿命予測装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を具体化した実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００２０】
−寿命予測装置のハード構成−
まず、本発明の実施形態に係る排気系部品の寿命予測装置（単に「寿命予測装置」とも言う）の概略構成について、図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る寿命予測装置１００の概略構成を示す図である。図２は、図１に示す寿命予測装置１００の平面図および側面図である。図２（ａ）は、図１に示す寿命予測装置１００の平面図であり、図２（ｂ）は、図１に示す寿命予測装置１００の側面図である。
【００２１】
本実施形態に係る寿命予測装置１００は、測定対象物５である排気系部品の各部位における拘束歪εｒを算出して、当該測定対象物５の寿命を予測する装置である。拘束歪εｒは、後述するように、測定対象物５の実際の歪である実歪εｃから、測定対象物５の熱による自由膨張の歪である熱自由歪εｔを減じた差として求められるようになっている。
【００２２】
図１、図２に示すように、寿命予測装置１００は、コンピュータ１、第１ステレオカメラ２、第２ステレオカメラ３、および、サーモビュア４を備えている。第１ステレオカメラ２、第２ステレオカメラ３、および、サーモビュア４の視界の略中心位置には、測定対象物５（排気系部品）が配置されている。なお、ここでは、測定対象物５は、長方形状の板状体であって、その左右の両端は壁Ｗによって熱膨張が拘束されているものとする。また、測定対象物５は、低温（例えば、２０℃）から高温（例えば、９００℃）まで加熱された後、高温から低温まで冷却される。そして、このような加熱および冷却のサイクル（冷熱サイクル）が測定対象物５に対して繰り返し行われる。本実施形態においては、便宜上、測定対象物５のｚ軸方向の変形は考えない（測定対象としない）ものとする。
【００２３】
測定対象物５の第１ステレオカメラ２（第２ステレオカメラ３およびサーモビュア４）側の正面５１には、図１、図３に例示するような格子線が描かれている。図３は、図１に示す測定対象物５の正面５１に描かれた格子の一例を示す図である。
【００２４】
図３に示すように、測定対象物５の正面５１に描かれた格子線は、ｘ軸方向にＮ個（例えば、５０個）、ｙ軸方向にＭ個（例えば、１０個）の領域に正面５１を均等に分割している。ここでは、測定対象物５の正面５１における各格子（各部位）を（ｉ，ｊ）で表す。添え字ｉは、ｘ軸方向の格子の順番を表し、左端が「１」であり、右端が「Ｎ」である。同様に、添え字ｊは、ｙ軸方向の格子の順番を表し、上端が「１」であり、下端が「Ｍ」である。以下の説明においては、各格子点（ｉ，ｊ）に対応する正面５１の温度を、温度Ｔ（ｉ，ｊ）と表記する。ここで、添え字ｉは、１からＮまでのいずれかの整数であり、添え字ｊは、１からＭまでのいずれかの整数である。また、各格子点（ｉ，ｊ）に対応する正面５１の実歪εｃ、熱自由歪εｔ、拘束歪εｒ、最大主歪ε１、最大主歪の最大値ε１ｍａｘ、最大値ε１ｍａｘの発生角度θ、発生角度θでの発生歪εθ、発生応力σ、塑性歪εｐ、破断繰り返し回数Ｎ１等を、それぞれ、実歪εｃ（ｉ，ｊ）、熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）、拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）、最大主歪ε１（ｉ，ｊ）、最大主歪の最大値ε１ｍａｘ（ｉ，ｊ）、発生角度θ（ｉ，ｊ）、発生歪εθ（ｉ，ｊ）、発生応力σ（ｉ，ｊ）、塑性歪εｐ（ｉ，ｊ）、破断繰り返し回数Ｎ１（ｉ，ｊ）等と表記する。
【００２５】
コンピュータ１は、いわゆるパーソナルコンピュータ等からなり、寿命予測装置１００全体の動作を制御するものであって、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている。ＲＯＭは、種々の制御プログラム等を記憶する。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された種々の制御プログラムを読み出して各種処理を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果等を一時的に記憶するメモリである。
【００２６】
また、コンピュータ１は、操作入力部、表示部、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等を備えている。操作入力部は、外部からの操作を受け付けるものであって、キーボード、マウス等からなる。表示部は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等からなり、ＣＰＵによる演算結果等を外部から視認可能に表示するものである。ＨＤＤは、種々のデータを記憶するものである。
【００２７】
第１ステレオカメラ２は、図２（ｂ）に示すように、サーモビュア４の上に載置され、測定対象物５の第１ステレオ画像ＰＳ１を生成するカメラである。第１ステレオカメラ２によって生成された第１ステレオ画像ＰＳ１は、コンピュータ１（図４に示す画像取得部１１）へ出力される。なお、第１ステレオ画像ＰＳ１は、後述する実歪算出部１２によって実歪εｃ（ｉ，ｊ）を求めるときの基準とされる画像である。
【００２８】
第２ステレオカメラ３は、第１ステレオカメラ２と離間した位置に配設され、測定対象物５の第２ステレオ画像ＰＳ２を生成するカメラである。第２ステレオカメラ３によって生成された第２ステレオ画像ＰＳ２は、コンピュータ１（図４に示す画像取得部１１）へ出力される。ここで、第２ステレオカメラ３は、図２（ａ）に示すように、測定対象物５の中心線ＣＬに関して第１ステレオカメラ２と線対称となる位置に配置されている。
【００２９】
サーモビュア４は、第１ステレオカメラ２の下方に配設され、測定対象物５の温度分布を検出する装置である。サーモビュア４によって検出された温度分布を示す情報は、コンピュータ１（図４に示す温度取得部１３）へ出力される。
【００３０】
上述のように、実歪εｃ（ｉ，ｊ）を求めるときの基準とされる第１ステレオ画像ＰＳ１を生成する第１ステレオカメラ２が、サーモビュア４の上側に載置されているため、測定対象物５の各格子点（ｉ，ｊ）における拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）を容易に測定することができる。すなわち、サーモビュア４と近接配置されている第１ステレオカメラ２を基準として実歪εｃ（ｉ，ｊ）を測定することによって、実歪εｃ（ｉ，ｊ）を求める格子点（ｉ，ｊ）と、熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を求める格子点（ｉ，ｊ）との位置合わせが容易となるため、測定対象物５の各格子点（ｉ，ｊ）における拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）を容易に測定することができる。なお、本実施形態では、第１ステレオカメラ２が、サーモビュア４の上側に載置されている場合について説明するが、第１ステレオカメラ２または第２ステレオカメラ３がサーモビュア４と近接して配置されている形態であればよい。例えば、第２ステレオカメラ３がサーモビュア４の真横に配置されている形態でもよい。この場合には、第２ステレオカメラ３によって生成される第２ステレオ画像ＰＳ２が、後述する実歪算出部１２によって実歪εｃ（ｉ，ｊ）を求めるときの基準となる画像として用いられる。
【００３１】
−コンピュータの構成−
次に、コンピュータ１の構成について、図４を参照して説明する。図４は、図１に示すコンピュータ１の機能構成の一例を示す図である。
【００３２】
コンピュータ１は、ＲＯＭ等に記憶された制御プログラムを読み出して実行することによって、画像取得部１１、実歪算出部１２、温度取得部１３、膨張係数記憶部１６、熱自由歪算出部１７、拘束歪算出部１８、最大主歪算出部２１、発生歪算出部２２、発生応力算出部２３、応力−歪発生線図作成部２４、寿命予測部２５、データ記憶部３０等の機能部からなる。詳細には、寿命予測部２５は、塑性歪算出部２５ａ、破断繰り返し回数算出部２５ｂ等の機能部を含む構成となっている。ここで、実歪算出部１２、膨張係数記憶部１６、熱自由歪算出部１７、拘束歪算出部１８、最大主歪算出部２１、発生歪算出部２２、発生応力算出部２３、応力−歪発生線図作成部２４、寿命予測部２５、データ記憶部３０は、寿命予測装置１００の一部に相当する。
【００３３】
画像取得部１１は、第１ステレオカメラ２によって生成された第１ステレオ画像ＰＳ１、および、第２ステレオカメラ３によって生成された第２ステレオ画像ＰＳ２を取得する機能部である。
【００３４】
実歪算出部１２は、画像取得部１１によって取得された第１ステレオ画像ＰＳ１および第２ステレオ画像ＰＳ２に基づいて、測定対象物５の正面５１における実歪εｃ（ｉ，ｊ）を求める機能部である。具体的には、実歪算出部１２は、画像取得部１１によって取得された第１ステレオ画像ＰＳ１および第２ステレオ画像ＰＳ２に基づいて、第１温度Ｔ１および第２温度Ｔ２のそれぞれの場合に、測定対象物５の正面５１における各格子点（ｉ，ｊ）の中心位置のｘ−ｙ座標（ｘ１ｉｊ、ｙ１ｉｊ）および（ｘ２ｉｊ、ｙ２ｉｊ）を求める。ここで、添え字ｉは、１からＮのいずれかの整数であり、添え字ｊは、１からＭのいずれかの整数である。このように、２つのステレオ画像に基づいて各格子点（ｉ，ｊ）の中心位置のｘ−ｙ座標を求める方法は、公知である（“Image Correlation for Deformation and Shape Measurements : Basic Concepts, Theory and Applications”、Chapter4：Two-Dimensional and Three-Dimensional Computer Vision、P65-P80、著者：Sutton.M.A.、Orteu.J.、2009年4月出版、出版社：Springer、ISBN：9780387787466、特開２００９−２７０９１５号公報、および、特開２００１−２４１９２８号公報参照）から、ここでは、その説明を省略する。
【００３５】
次に、実歪算出部１２は、第１温度Ｔ１および第２温度Ｔ２のそれぞれの場合に、測定対象物５の正面５１における各格子点（ｉ，ｊ）の中心位置の座標（ｘ１ｉｊ、ｙ１ｉｊ）および（ｘ２ｉｊ、ｙ２ｉｊ）から、各格子点（ｉ，ｊ）における実歪εｃ（ｉ，ｊ）を、幅方向（ｘ軸方向）の実歪εｃｘ（ｉ，ｊ）、および、高さ方向（ｙ軸方向）の実歪εｃｙ（ｉ，ｊ）として求める。
【００３６】
幅方向の実歪εｃｘ（ｉ，ｊ）は、例えば、次の（１）〜（４）式によって求められる。
εｃｘ（ｉ，ｊ）＝ΔＬｘ（ｉ，ｊ）／Ｌ１ｘ（ｉ，ｊ）      （１）
ΔＬｘ（ｉ，ｊ）＝Ｌ２ｘ（ｉ，ｊ）−Ｌ１ｘ（ｉ，ｊ）      （２）
Ｌ１ｘ（ｉ，ｊ）＝（（ｘ１ｉｊ−ｘ１（ｉ−１）ｊ）2
＋（ｙ１ｉｊ−ｙ１（ｉ−１）ｊ）2）1/2      （３）
Ｌ２ｘ（ｉ，ｊ）＝（（ｘ２ｉｊ−ｘ２（ｉ−１）ｊ）2
＋（ｙ２ｉｊ−ｙ２（ｉ−１）ｊ）2）1/2      （４）
【００３７】
また、高さ方向の実歪εｃｙ（ｉ，ｊ）は、例えば、次の（５）〜（８）式によって求められる。
εｃｙ（ｉ，ｊ）＝ΔＬｙ（ｉ，ｊ）／Ｌ１ｙ（ｉ，ｊ）      （５）
ΔＬｙ（ｉ，ｊ）＝Ｌ２ｙ（ｉ，ｊ）−Ｌ１ｙ（ｉ，ｊ）      （６）
Ｌ１ｙ（ｉ，ｊ）＝（（ｘ１ｉｊ−ｘ１ｉ（ｊ−１））2
＋（ｙ１ｉｊ−ｙ１ｉ（ｊ−１））2）1/2      （７）
Ｌ２ｙ（ｉ，ｊ）＝（（ｘ２ｉｊ−ｘ２ｉ（ｊ−１））2
＋（ｙ２ｉｊ−ｙ２ｉ（ｊ−１））2）1/2      （８）
【００３８】
すなわち、実歪εｃ（ｉ，ｊ）は、第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２に変化した場合の、各格子点（ｉ，ｊ）の中心位置から隣接する格子点の中心位置との距離の変化（Ｌ１→Ｌ２）に基づいて求められる。
【００３９】
より具体的には、幅方向の実歪εｃｘ（ｉ，ｊ）は、第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２に変化した場合の、各格子点（ｉ，ｊ）の中心位置から左側に隣接する格子点の中心位置までの距離の変化（Ｌ１ｘ→Ｌ２ｘ）に基づいて求められる。また、高さ方向の実歪εｃｙ（ｉ，ｊ）は、第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２に変化した場合の、各格子点（ｉ，ｊ）の中心位置から上側に隣接する格子点の中心位置までの距離の変化（Ｌ１ｙ→Ｌ２ｙ）に基づいて求められる。なお、以下の説明においては、幅方向の実歪εｃｘ（ｉ，ｊ）、および、高さ方向の実歪εｃｙ（ｉ，ｊ）を、便宜上、実歪εｃ（ｉ，ｊ）と総称する。
【００４０】
温度取得部１３は、サーモビュア４によって検出された温度分布情報を取得する機能部である。また、温度取得部１３は、取得した温度分布情報に基づいて、測定対象物５の正面５１における各格子点（ｉ，ｊ）に対応する位置の温度Ｔ（ｉ，ｊ）を求める。
【００４１】
膨張係数記憶部１６は、測定対象物５の線膨張係数αと測定対象物５の温度Ｔとを対応付けて記憶する機能部である。具体的には、膨張係数記憶部１６は、ＲＯＭ等にマップまたはＬＵＴ（ルックアップテーブル）として、温度Ｔに対応付けて線膨張係数α（Ｔ）を記憶する。このように、膨張係数記憶部１６に、測定対象物５の線膨張係数α（Ｔ）と測定対象物５の温度Ｔとが対応付けて記憶されており、サーモビュア４によって検出された温度分布に含まれる各温度Ｔ（ｉ，ｊ）に対応する線膨張係数α（Ｔ（ｉ，ｊ））が、膨張係数記憶部１６から読み出されて、熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）が求められるため、測定対象物５の各格子点（ｉ，ｊ）における熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を容易に求めることができる。
【００４２】
熱自由歪算出部１７は、サーモビュア４によって検出された測定対象物５の温度分布から熱自由歪εｔを求める機能部である。具体的には、熱自由歪算出部１７は、サーモビュア４によって検出された温度分布に含まれる各格子点（ｉ，ｊ）の各温度Ｔ（ｉ，ｊ）に対応する線膨張係数α（Ｔ（ｉ，ｊ））を、膨張係数記憶部１６から読み出して、次の（９）、（１０）式によって熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を、それぞれ、幅方向の熱自由歪εｔｘ（ｉ，ｊ）、および、高さ方向の熱自由歪εｔｙ（ｉ，ｊ）として求める。
εｔｘ（ｉ，ｊ）＝（α（Ｔ（ｉ，ｊ））−α０）＊Ｌ１ｘ（ｉ，ｊ）      （９）
εｔｙ（ｉ，ｊ）＝（α（Ｔ（ｉ，ｊ））−α０）＊Ｌ１ｙ（ｉ，ｊ）      （１０）
【００４３】
ここで、α０は、測定対象物５の初期温度（例えば２０℃）における線膨張係数αの値である。また、（９）式のＬ１ｘ（ｉ，ｊ）、および、（１０）式のＬ１ｙ（ｉ，ｊ）は、それぞれ、上記（３）式、および、上記（７）式で与えられる第１温度Ｔ１における測定対象物５の幅方向の格子間距離および高さ方向の格子間距離である。なお、以下の説明においては、幅方向の熱自由歪εｔｘ（ｉ，ｊ）および高さ方向のεｔｙ（ｉ，ｊ）を、便宜上、熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）と総称する。
【００４４】
拘束歪算出部１８は、実歪算出部１２によって求められた実歪εｃ（ｉ，ｊ）から、熱自由歪算出部１７によって求められた熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を減じた差を、拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）として求める機能部である。すなわち、拘束歪算出部１８は、次の（１１）式によって、各格子点（ｉ，ｊ）の拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）を求める。
εｒ（ｉ，ｊ）＝εｃ（ｉ，ｊ）−εｔ（ｉ，ｊ）      （１１）
【００４５】
ここで、図５を参照して、拘束歪εｒについて説明する。図５は、本実施形態に係る「拘束歪」の考え方を示す概念図である。図５に示すように、円板状の測定対象物５が、左右両端が壁Ｗに移動を拘束された状態で、第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２まで加熱されて熱膨張する。この場合に、温度上昇に伴って、測定対象物５は熱膨張するが、左右両端が壁Ｗに移動を拘束されているため、右側の図で示すように、第２温度まで加熱された状態では、縦方向に長い長円（または、楕円）状の形状となる。本実施形態では、図５の左端の図である初期状態と、図５の右側の図である加熱後の状態との間に、図５の中央の図で示す、測定対象物５が第２温度Ｔ２で自由膨張した状態を想定している。そして、拘束歪εｒを、右端の図で示す状態における歪みである実歪εｃと、中央の図で示す状態である熱自由歪εｔとの差と定義している。
【００４６】
上述のように、第１ステレオカメラ２によって測定対象物５の第１ステレオ画像ＰＳ１が生成される。また、第１ステレオカメラ２と離間した位置に配設された第２ステレオカメラ３によって、測定対象物５の第２ステレオ画像ＰＳ２が生成される。そして、第１ステレオ画像ＰＳ１および第２ステレオ画像ＰＳ２から測定対象物５の三次元形状が取得されて、測定対象物５の各格子点（ｉ，ｊ）における実歪εｃ（ｉ，ｊ）が求められる。また、サーモビュア４によって、測定対象物５の温度分布が検出され、検出された温度分布から、測定対象物５の各格子点（ｉ，ｊ）における熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）が求められる。さらに、求められた各格子点（ｉ，ｊ）の実歪εｃ（ｉ，ｊ）から、各格子点（ｉ，ｊ）の熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を減じた差が、拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）として求められるため、各格子点（ｉ，ｊ）における拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）を容易に測定することができる。すなわち、測定対象物５の実際の歪である実歪εｃ（ｉ，ｊ）から、測定対象物５の熱による自由膨張の歪である熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を減じた差を、拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）として定義して求めている。
【００４７】
そして、本実施形態では、拘束歪算出部１８によって求められた拘束歪εｒから、測定対象物５の熱疲労に伴う割れ（亀裂）の発生を評価する指標として、塑性歪εｐを算出し、この塑性歪εｐに基づいて測定対象物５の寿命を予測するようにしている。詳細には、以下に述べるように、測定対象物５の寿命と相関のある破断繰り返し回数Ｎ１を塑性歪εｐから算出することによって、測定対象物５の寿命予測を行うようにしている。
【００４８】
最大主歪算出部２１は、拘束歪算出部１８によって算出された拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）、および、温度取得部１３によって取得された温度Ｔ（ｉ，ｊ）から、各格子点（ｉ，ｊ）の最大主歪ε１（ｉ，ｊ）を求める。例えば、最大主歪ε１（ｉ，ｊ）と、拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）および温度Ｔ（ｉ，ｊ）との関係を予めマップ化しておき、求められた拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）および温度Ｔ（ｉ，ｊ）に対応する最大主歪ε１（ｉ，ｊ）をマップから読み込む。拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）および温度Ｔ（ｉ，ｊ）と、最大主歪ε１（ｉ，ｊ）とを対応付けるマップは予め実験、シミュレーション等によって作成され、データ記憶部３０に記憶される。なお、マップ以外の演算式等から、各格子点（ｉ，ｊ）の最大主歪ε１（ｉ，ｊ）を求めてもよいが、ここでは詳しい説明を省略する。
【００４９】
また、最大主歪算出部２１は、各格子点（ｉ，ｊ）の最大主歪ε１（ｉ，ｊ）の最大値ε１ｍａｘ（ｉ，ｊ）およびその発生角度（発生方向）θ（ｉ，ｊ）を求める。ここで、図６（ａ）を参照して、最大主歪ε１の最大値ε１ｍａｘおよび発生角度θについて説明する。図６（ａ）は、本実施形態に係る「最大主歪の最大値および発生角度」の考え方を示す概念図である。
【００５０】
図６（ａ）は、測定対象物５の各格子点（ｉ，ｊ）における最大主歪ε１（ｉ，ｊ）を示しており、格子点（３０，３７）および格子点（５３，２０）の２点について代表的に示している。図６（ａ）に示すように、各格子点（ｉ，ｊ）において、最大主歪ε１（ｉ，ｊ）は、歪の発生角度（発生方向）が異なれば、異なる大きさとなり、発生角度θ（ｉ，ｊ）のとき、最大値ε１ｍａｘ（ｉ，ｊ）となる。発生角度θ（ｉ，ｊ）は、各格子点（ｉ，ｊ）において最大主歪ε１（ｉ，ｊ）が最大値ε１ｍａｘ（ｉ，ｊ）となる角度であり、ここでは、最大主歪ε１（ｉ，ｊ）がｘ軸方向に対してなす角度となっている。図６（ａ）の例では、格子点（３０，３７）の最大主歪ε１（３０，３７）は、発生角度θ（３０，３７）のとき、最大値ε１ｍａｘ（３０，３７）となり、格子点（５３，２０）の最大主歪ε１（５３，２０）は、発生角度θ（５３，２０）のとき、最大値ε１ｍａｘ（５３，２０）となる。なお、発生角度θ（ｉ，ｊ）での最大主歪ε１（ｉ，ｊ）を実線で示し、発生角度θ（ｉ，ｊ）以外の角度での最大主歪ε１（ｉ，ｊ）を破線で示している。
【００５１】
発生歪算出部２２は、各格子点（ｉ，ｊ）の発生角度θ（ｉ，ｊ）での発生歪εθ（ｉ，ｊ）を求める。具体的には、最大主歪算出部２１によって算出された最大主歪の最大値ε１ｍａｘおよび発生角度θから、この発生角度θ方向の歪を発生歪εθとして求める。ここで、図６（ｂ）を参照して、発生角度θでの発生歪εθについて説明する。図６（ｂ）は、本実施形態に係る「発生角度での発生歪」の考え方を示す概念図であり、図６（ａ）と同様に、格子点（３０，３７）および格子点（５３，２０）の２点について代表的に示している。
【００５２】
図６（ｂ）に示すように、各格子点（ｉ，ｊ）において、最大主歪ε１（ｉ，ｊ）の歪変化を発生角度θ（ｉ，ｊ）方向のみの変化に限定し、この歪を発生歪εθ（ｉ，ｊ）としている。つまり、最大主歪ε１の発生角度を、最大主歪ε１が最大値ε１ｍａｘとなる発生角度θに固定し、この発生角度θでの発生歪εθを求めるようにしている。そして、最大主歪ε１（ｉ，ｊ）の歪変化を、発生角度θ方向のみの変化として捉えるようにしている。このように発生角度θでの発生歪εθを求めるのは、次のような理由による。最大主歪ε１の発生角度（発生方向）は、図６（ａ）に示すようにさまざまに変化するが、亀裂は一方向のみに発生するためである。本実施形態では、最大主歪ε１が最大値ε１ｍａｘとなる発生角度θを、亀裂発生角度（亀裂発生方向）として予測するようにしている。
【００５３】
発生応力算出部２３は、発生歪算出部２２によって算出された発生歪εθ（ｉ，ｊ）、および、温度取得部１３によって取得された温度Ｔ（ｉ，ｊ）から、発生歪εθ（ｉ，ｊ）および温度Ｔ（ｉ，ｊ）に対応する発生応力σ（ｉ，ｊ）を求める。ここで、データ記憶部（材料データベース）３０には、図７に示すような温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１が記憶されている。図７の温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１は、発生応力σ（ｉ，ｊ）と、発生歪εθ（ｉ，ｊ）および温度Ｔ（ｉ，ｊ）とを対応付けるマップであって、予め実験、シミュレーション等によって作成される。そして、発生応力算出部２３は、温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１を参照して、発生歪算出部２２によって算出された発生歪εθ（ｉ，ｊ）、および、温度取得部１３によって取得された温度Ｔ（ｉ，ｊ）に対応する発生応力σ（ｉ，ｊ）を読み込む。図７では、複数の温度［℃］について、発生歪εθ（ｉ，ｊ）に対する発生応力σ（ｉ，ｊ）の変化が示されている。なお、図７の横軸は公称歪［％］となっており、縦軸は応力［ＭＰａ］となっている。この図７に示す関係（温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１）は、材料（素材）に応じて定まる関係である。このため、測定対象物５（排気系部品）の材料ごとに、温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１を作成してデータ記憶部３０に記憶させておき、発生応力σを求める際には、測定対象物５の材料に応じた温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１を参照すればよい。
【００５４】
応力−歪発生線図作成部２４は、発生歪算出部２２によって算出された発生歪εθ（ｉ，ｊ）、および、発生応力算出部２３によって算出された発生応力σ（ｉ，ｊ）から、各格子点（ｉ，ｊ）の発生角度θ（ｉ，ｊ）での応力−歪発生線図Ｍ２を作成する。図８は、応力−歪発生線図作成部２４によって作成される応力−歪発生線図Ｍ２の一例を示している。図８の横軸は発生歪εθとなっており、縦軸は発生応力σとなっており、各格子点（ｉ，ｊ）において、求められた発生歪εθおよび発生応力σのデータを時刻順にプロットしていくと、図８のような応力−歪発生線図Ｍ２が得られる。言い換えれば、冷熱サイクルの１サイクルを複数のサンプリング位置（サンプリング時刻）に分割し、各サンプリング位置で求められた発生歪および発生応力をプロットすることによって、応力−歪発生線図Ｍ２が作成されるようになっている。図８では、発生歪εθおよび発生応力σがともに０の原点からプロットが開始され、時間経過とともに矢印で示すように、発生歪εθおよび発生応力σが変化していく。応力−歪発生線図作成部２４によって作成された各格子点（ｉ，ｊ）の発生角度θ（ｉ，ｊ）での応力−歪発生線図Ｍ２は、データ記憶部３０に記憶される。
【００５５】
ここで、本実施形態では、低温（例えば、２０℃）と高温（例えば、９００℃）との間での加熱および冷却のサイクル（冷熱サイクル）が測定対象物５に対して繰り返し行われる。この場合、測定対象物５の左右両端が壁Ｗによって拘束されているので（図１等参照）、図８に示すように、測定対象物５の加熱時には、発生歪εθが、主に圧縮方向の歪となって時間経過とともに減少するような特性を示す。一方、測定対象物５の冷却時には、発生歪εθが、主に引張方向の歪となって時間経過とともに増加するような特性を示す。
【００５６】
寿命予測部２５は、応力−歪発生線図作成部２４によって作成された応力−歪発生線図Ｍ２に基づいて、測定対象物５の寿命を予測するもので、本実施形態では、塑性歪算出部２５ａと、破断繰り返し回数算出部２５ｂとを備えている。
【００５７】
塑性歪算出部２５ａは、応力−歪発生線図作成部２４によって作成された応力−歪発生線図Ｍ２から、各格子点（ｉ，ｊ）の塑性歪εｐ（ｉ，ｊ）を求める。具体的には、［全歪ε＝塑性歪εｐ＋弾性歪εｅ］の関係を適用することによって、応力−歪発生線図Ｍ２から塑性歪εｐを算出する。詳細には、図８の応力−歪発生線図Ｍ２において、閉じている領域Ａ１を冷熱サイクルの１サイクルとし、１サイクルの領域Ａ１での発生歪εθの最大値εθｍａｘと最小値εθｍｉｎとの差を、全歪εとして定義する。また、１サイクルの領域Ａ１での発生歪εθの最大値εθｍａｘと、発生応力σが０となるときの発生歪εθ０との差を、弾性歪εｅとして定義する。そして、全歪εから弾性歪εｅを減じた差を、塑性歪εｐとして定義する。つまり、図８の応力−歪発生線図Ｍ２において、塑性歪εｐは、１サイクルの領域Ａ１での発生応力σが０となるときの発生歪εθ０と、発生歪εθの最小値εθｍｉｎとの差となる。
【００５８】
破断繰り返し回数算出部２５ｂは、塑性歪算出部２５ａによって算出された塑性歪εｐ（ｉ，ｊ）から、各格子点（ｉ，ｊ）の破断繰り返し回数Ｎ１（ｉ，ｊ）を求める。ここで、データ記憶部（材料データベース）３０には、図９に示すような塑性歪−破断繰り返し回数特性Ｍ３が記憶されている。図９の塑性歪−破断繰り返し回数特性Ｍ３は、塑性歪εｐ（ｉ，ｊ）と、破断繰り返し回数Ｎ１（ｉ，ｊ）とを対応付けるマップであって、予め実験、シミュレーション等によって作成されるもので、Ｍａｎｓｏｎ−Ｃｏｆｆｉｎの関係とも呼ばれる。図９の横軸は、破断繰り返し回数Ｎ１の対数（ｌｏｇＮ１）となっている。そして、破断繰り返し回数算出部２５ｂは、塑性歪−破断繰り返し回数特性Ｍ３を参照して、塑性歪算出部２５ａによって算出された塑性歪εｐ（ｉ，ｊ）に対応する破断繰り返し回数Ｎ１（ｉ，ｊ）を読み込む。なお、図９に示す関係（塑性歪−破断繰り返し回数特性Ｍ３）は、材料（素材）に応じて定まる関係である。このため、測定対象物５（排気系部品）の材料ごとに、塑性歪−破断繰り返し回数特性Ｍ３を作成してデータ記憶部３０に記憶させておき、破断繰り返し回数Ｎ１を求める際には、測定対象物５の材料に応じた塑性歪−破断繰り返し回数特性Ｍ３を参照すればよい。
【００５９】
破断繰り返し回数算出部２５ｂによって求められた破断繰り返し回数Ｎ１に基づく測定対象物５（排気系部品）の寿命予測は、例えば、次のようにして行うことが可能である。すなわち、破断繰り返し回数Ｎ１（ｉ，ｊ）が最も大きい格子点（ｉ，ｊ）に対応する位置において、亀裂が発生する可能性が高いと予測したり、各格子点（ｉ，ｊ）に対応する位置において、それぞれ現在のサイクル数や、亀裂発生までの残りのサイクル数を予測したりすることが可能である。
【００６０】
−寿命予測装置（コンピュータ）の動作−
次に、寿命予測装置１００（主に、コンピュータ１）の動作について、図１０のフローチャートを参照して説明する。図１０のフローチャートに示すステップＳ１０１〜ステップＳ１１２の処理は、コンピュータ１によって実行され、測定対象物５の各格子点（ｉ，ｊ）ごとにそれぞれ行われる。
【００６１】
まず、画像取得部１１によって、第１ステレオカメラ２および第２ステレオカメラ３から、それぞれ、第１ステレオ画像ＰＳ１および第２ステレオ画像ＰＳ２が取得される（ステップＳ１０１）。そして、実歪算出部１２によって、ステップＳ１０１で取得された第１ステレオ画像ＰＳ１、および、第２ステレオ画像ＰＳ２に基づいて、測定対象物５の各格子点（ｉ，ｊ）における実歪εｃ（ｉ，ｊ）が求められる（ステップＳ１０２）。
【００６２】
次いで、温度取得部１３によって、サーモビュア４で検出された各格子点（ｉ，ｊ）に対応する位置の温度Ｔ（ｉ，ｊ）が取得される（ステップＳ１０３）。そして、熱自由歪算出部１７によって、ステップＳ１０３で取得された温度Ｔ（ｉ，ｊ）に基づいて、各格子点（ｉ，ｊ）における熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）が求められる（ステップＳ１０４）。次に、拘束歪算出部１８によって、ステップＳ１０２で求められた実歪εｃ（ｉ，ｊ）からステップＳ１０４で求められた熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を減じた差として拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）が求められる（ステップＳ１０５）。
【００６３】
そして、最大主歪算出部２１によって、ステップＳ１０５で求められた拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）、および、ステップＳ１０３で取得された温度Ｔ（ｉ，ｊ）に基づいて、各格子点（ｉ，ｊ）における最大主歪ε１（ｉ，ｊ）が求められる（ステップＳ１０６）。また、最大主歪算出部２１によって、各格子点（ｉ，ｊ）における最大主歪ε１（ｉ，ｊ）の最大値ε１ｍａｘ（ｉ，ｊ）およびその発生角度θ（ｉ，ｊ）が求められる（ステップＳ１０７）。
【００６４】
次に、発生歪算出部２２によって、ステップＳ１０７で求められた最大主歪ε１（ｉ，ｊ）の最大値ε１ｍａｘ（ｉ，ｊ）およびその発生角度θ（ｉ，ｊ）に基づいて、各格子点（ｉ，ｊ）の発生角度θ（ｉ，ｊ）での発生歪εθ（ｉ，ｊ）が求められる（ステップＳ１０８）。そして、発生応力算出部２３によって、ステップＳ１０８で求められた発生歪εθ（ｉ，ｊ）、および、ステップＳ１０３で取得された温度Ｔ（ｉ，ｊ）に基づき、データ記憶部３０に記憶された温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１を参照することにより、各格子点（ｉ，ｊ）における発生応力σ（ｉ，ｊ）が求められる（ステップＳ１０９）。
【００６５】
次いで、ステップＳ１０８で求められた発生歪εθ（ｉ，ｊ）、および、ステップＳ１０９で求められた発生応力σ（ｉ，ｊ）に基づいて、各格子点（ｉ，ｊ）における応力−歪発生線図Ｍ２が応力−歪発生線図作成部２４によって作成されたか否かが判定される（ステップＳ１１０）。この判定は、例えば、図８に示すような閉じている領域Ａ１が応力−歪発生線図Ｍ２に形成されたか否かを判定することによって行うことが可能である。そして、応力−歪発生線図作成部２４によって応力−歪発生線図Ｍ２が作成されたと判定された場合（肯定判定の場合）には、ステップＳ１１１に処理を進める。一方、応力−歪発生線図作成部２４によって応力−歪発生線図Ｍ２が作成されていないと判定された場合（否定判定の場合）には、肯定判定が得られるまで、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０９の処理を繰り返す。
【００６６】
そして、塑性歪算出部２５ａによって、ステップＳ１１０で作成された応力−歪発生線図Ｍ２に基づいて、各格子点（ｉ，ｊ）における塑性歪εｐ（ｉ，ｊ）が求められる（ステップＳ１１１）。次に、破断繰り返し回数算出部２５ｂによって、ステップＳ１１１で求められた塑性歪εｐ（ｉ，ｊ）に基づき、データ記憶部３０に記憶された塑性歪−破断繰り返し回数特性Ｍ３を参照することにより、各格子点（ｉ，ｊ）における破断繰り返し回数Ｎ１（ｉ，ｊ）が求められて（ステップＳ１１２）、処理が終了される。
【００６７】
本実施形態によれば、応力−歪発生線図作成部２４によって作成された応力−歪発生線図Ｍ２に基づいて、測定対象物５（排気系部品）の熱疲労を考慮した寿命予測を精度よく行うことができる。詳細には、拘束歪算出部１８によって求められた拘束歪εｒから、測定対象物５の熱疲労に伴う割れ（亀裂）の発生を評価する指標として、塑性歪εｐ（破断繰り返し回数Ｎ１）を算出し、この塑性歪εｐに基づいて測定対象物５の寿命を予測するようにしている。これにより、測定対象物５の寿命予測を精度よく行うことが可能となる。すなわち、最大主歪ε１が最大値ε１ｍａｘとなる発生角度θを亀裂発生方向として予測して、この発生角度θでの発生歪εθを求めている。また、温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１を参照することにより、発生応力σを求めている。そして、求められた発生歪εθおよび発生応力σから、応力−歪発生線図Ｍ２を作成し、塑性歪εｐを求めることによって破断繰り返し回数Ｎ１を求めている。これにより、塑性歪εｐ（破断繰り返し回数Ｎ１）が測定対象物５の温度に依存する亀裂の発生を考慮したものとなり、測定対象物５の寿命予測を正確に行うことができる。したがって、本実施形態によれば、拘束歪εｒから測定対象物５の塑性歪εｐを算出せずに寿命予測を行う場合に比べて、測定対象物５の寿命を正確に予測することができる。
【００６８】
なお、寿命予測装置１００が、コンピュータ１において、実歪算出部１２、膨張係数記憶部１６、熱自由歪算出部１７、拘束歪算出部１８、最大主歪算出部２１、発生歪算出部２２、発生応力算出部２３、応力−歪発生線図作成部２４、寿命予測部２５（塑性歪算出部２５ａ、破断繰り返し回数算出部２５ｂ）、および、データ記憶部３０の機能部として構成されている場合について説明したが、上記の機能部のうち、少なくとも１つの機能部が、電子回路等のハードウェアで構成されている形態であってもよい。
【００６９】
−他の実施形態１−
本実施形態は、寿命予測装置に備えられる寿命予測部が上記実施形態とは異なっている。図１１は、本実施形態（他の実施形態１）に係るコンピュータの機能構成の一例を示す図である。図１１に示すように、寿命予測装置１００Ａ（コンピュータ１Ａ）に備えられる寿命予測部２６が、上記実施形態の寿命予測装置１００（コンピュータ１）の寿命予測部２５（図４参照）とは異なっている。つまり、本実施形態では、上記実施形態の寿命予測部２５の代わりに寿命予測部２６が備えられている。なお、寿命予測部２６以外の構成については、上記実施形態と略同様となっている。
【００７０】
上述したように、上記実施形態では、測定対象物５の拘束歪εｒを算出し、この拘束歪εｒから塑性歪εｐを算出することによって測定対象物５の寿命予測を行った。これに対し、本実施形態では、測定対象物５の拘束歪εｒを算出し、この拘束歪εｒから、測定対象物５の熱疲労に伴う割れ（亀裂）の発生を評価する指標として、ダメージファクタ（累積疲労度）Ｄｆを算出することによって測定対象物５の寿命予測を行うようにしている。すなわち、寿命予測部２６は、応力−歪発生線図作成部２４によって作成された応力−歪発生線図Ｍ２（図８参照）に基づいて、測定対象物５の寿命を予測するもので、本実施形態では、ダメージファクタ算出部２６ａを備えている。
【００７１】
ダメージファクタ算出部２６ａは、応力−歪発生線図作成部２４によって作成された応力−歪発生線図Ｍ２から、各格子点（ｉ，ｊ）のダメージファクタＤｆ（ｉ，ｊ）を求める。本実施形態では、ダメージファクタＤｆは、応力−歪発生線図Ｍ２において、閉じている領域Ａ１の面積に相当する値として定義される。この領域Ａ１の面積は、例えば次のような手法で求めることが可能であるが、他の手法を用いて領域Ａ１の面積を算出してもよい。
【００７２】
図１２に示すように、応力−歪発生線図作成部２４によって作成された応力−歪発生線図Ｍ２から、閉じている領域Ａ１を切り出す（抽出する）。領域Ａ１は、冷熱サイクルの１サイクル分に相当する領域となっている。そして、抽出された１サイクル分の領域Ａ１の面積を、次の（１２）式によって算出する。
【００７３】
【数１】
0006011473.tif 000002
【００７４】
この（１２）式に含まれるεθ１、εθｅｎｄ、σａｖｅ、および、ｄεθについて説明する。図１３は、図１２に示す領域Ａ１を形成する発生歪εθ［μｓｔｒ］および発生応力σ［ＭＰａ］のサンプリングデータの一例を示すとともに、各発生歪εθおよび発生応力σについて、σａｖｅ、ｄεθ、および、σａｖｅ＊ｄεθを算出した結果を示している。図１３の表では、図１２に示す領域Ａ１を形成する各発生歪εθおよび発生応力σのサンプリングデータが時計回りの順で並べられ、発生歪εθが最も小さいデータが最初の行に並べられている。なお、図１３の表では、最後の行に、σａｖｅ、ｄεθ、および、σａｖｅ＊ｄεθを算出するために、便宜上、最初の行と同じ発生歪εθおよび発生応力σのデータが追加されている。
【００７５】
上記（１２）式に含まれるεθ１は、図１３の表で最初の行に並べられるデータであり、発生歪εθの最小値に対応する（εθ１＝εθｍｉｎ）。εθｅｎｄは、図１３の表で最後の行に並べられるデータであり、ここでは、便宜上追加された最初の行の発生歪εθが用いられている。σａｖｅは、図１２で隣り合う２点の発生応力σの平均値に対応する。図１３の表では、第ｒ行目のσａｖｅは、第ｒ行目の発生応力σと、第ｒ＋１行目の発生応力σとの加算平均値として算出される。ｄεθは、図１２で隣り合う２点の発生歪εθの偏差に対応する。図１３の表では、第ｒ行目のｄεθは、第ｒ行目の発生歪εθと、第ｒ＋１行目の発生歪εθとの偏差として算出される。σａｖｅ＊ｄεθは、上述のようにして算出されたσａｖｅおよびｄεθを掛け合わせた積である。
【００７６】
そして、上記（１２）式より算出されるダメージファクタＤｆは、図１２の１サイクル分の領域Ａ１の面積に対応し、上述のようにして算出されたσａｖｅ＊ｄεθの総和となる。ここで、図１２の領域Ａ１を複数の領域に区画した場合、区画された各領域の面積が、図１３のσａｖｅ＊ｄεθの値に対応し、区画された各領域の面積の総和が、ダメージファクタＤｆに対応する。より詳細には、区画された各領域の幅が、図１３のｄεθの値に対応し、区画された各領域の高さが、図１３のσａｖｅの値に対応する。
【００７７】
ダメージファクタ算出部２６ａによって求められたダメージファクタＤｆに基づく測定対象物５（排気系部品）の寿命予測は、例えば、次のようにして行うことが可能である。すなわち、ダメージファクタＤｆ（ｉ，ｊ）が最も大きい格子点（ｉ，ｊ）に対応する位置において、亀裂が発生する可能性が高いと予測することが可能である。また、例えば、図１４に示すようなダメージファクタＤｆとサイクル数との関係を示すマップＭ４をデータ記憶部（材料データベース）３０に記憶させておくことで、各格子点（ｉ，ｊ）に対応する位置において、それぞれ現在のサイクル数や、亀裂発生までの残りのサイクル数を予測することが可能である。図１４のマップＭ４は、ダメージファクタＤｆとサイクル数とを対応付けるマップであって、予め実験、シミュレーション等によって作成される。なお、マップＭ４の関係は、材料（素材）に応じて定まる関係である。このため、測定対象物５（排気系部品）の材料ごとに、マップＭ４を作成してデータ記憶部３０に記憶させておき、測定対象物５の材料に応じたマップＭ４を参照して、ダメージファクタＤｆに基づく寿命予測を行えばよい。
【００７８】
次に、寿命予測装置１００Ａ（主に、コンピュータ１Ａ）の動作について、図１５のフローチャートを参照して説明する。図１５のフローチャートに示すステップＳ２０１〜ステップＳ２１１の処理は、コンピュータ１Ａによって実行され、測定対象物５の各格子点（ｉ，ｊ）ごとにそれぞれ行われる。
【００７９】
ステップＳ２０１〜ステップＳ２１０の処理は、上記実施形態のステップＳ１０１〜ステップＳ１１０（図１０参照）の処理と同様となっている。このため、ステップＳ２０１〜ステップＳ２１０の説明を省略する。
【００８０】
そして、ステップＳ２１１では、ダメージファクタ算出部２６ａによって、ステップＳ２１０で作成された応力−歪発生線図Ｍ２から、１サイクル分の領域Ａ１を切り出す（抽出する）。次に、ダメージファクタ算出部２６ａによって、上記（１２）式より各格子点（ｉ，ｊ）におけるダメージファクタＤｆ（ｉ，ｊ）が求められて（ステップＳ２１２）、処理が終了される。
【００８１】
本実施形態によれば、拘束歪算出部１８によって求められた拘束歪εｒから、測定対象物５（排気系部品）の熱疲労に伴う割れ（亀裂）の発生を評価する指標として、ダメージファクタＤｆを算出し、このダメージファクタＤｆに基づいて測定対象物５の寿命を予測するようにしている。これにより、拘束歪εｒから測定対象物５のダメージファクタＤｆを算出せずに寿命予測を行う場合に比べて、測定対象物５の寿命を正確に予測することができる。また、応力−歪発生線図Ｍ２に基づいて亀裂発生の指標とされるダメージファクタＤｆを容易に算出でき、サイクル数ごとのダメージファクタＤｆの変化も容易に算出できる。これにより、例えば、ＣＡＥなどの予測技術と比べて、コンピュータ１Ａの計算負荷を低減することができる。
【００８２】
−他の実施形態２−
本実施形態は、寿命予測装置に備えられる寿命予測部が上述した２つの実施形態とは異なっている。図１６は、本実施形態（他の実施形態２）に係るコンピュータの機能構成の一例を示す図である。図１６に示すように、寿命予測装置１００Ｂ（コンピュータ１Ｂ）に備えられる寿命予測部２７が、上記実施形態の寿命予測装置１００（コンピュータ１）の寿命予測部２５（図４参照）とは異なっている。つまり、本実施形態では、上記実施形態の寿命予測部２５の代わりに寿命予測部２７が備えられている。なお、寿命予測部２７以外の構成については、上記実施形態と略同様となっている。
【００８３】
本実施形態では、測定対象物５の拘束歪εｒを算出し、この拘束歪εｒから、測定対象物５の熱変形を評価する指標として、クリープ歪εｃｒを算出することによって測定対象物５の寿命予測を行うようにしている。すなわち、寿命予測部２７は、歪速度ε’（＝ｄε／ｄｔ）から算出されたクリープ歪εｃｒから、測定対象物５の寿命を予測するもので、応力−温度発生線図作成部２７ａ、歪速度算出部２７ｂ、および、クリープ歪算出部２７ｃを備えている。
【００８４】
応力−温度発生線図作成部２７ａは、応力−歪発生線図作成部２４によって作成された応力−歪発生線図Ｍ２、および、温度取得部１３によって取得された温度Ｔ（ｉ，ｊ）から、各格子点（ｉ，ｊ）の応力−温度発生線図Ｍ５を作成する。図１７は、応力−温度発生線図作成部２７ａによって作成される応力−温度発生線図Ｍ５の一例を示している。図１７の横軸は温度Ｔ［℃］となっており、縦軸は発生応力σ［ＭＰａ］となっており、各格子点（ｉ，ｊ）において、求められた温度Ｔおよび発生応力σのデータを時刻順にプロットしていくと、図１７のような応力−温度発生線図Ｍ５が得られる。なお、温度取得部１３によって取得された温度Ｔ（ｉ，ｊ）、および、発生応力算出部２３によって算出された発生応力σ（ｉ，ｊ）から、各格子点（ｉ，ｊ）の応力−温度発生線図Ｍ５を作成してもよい。
【００８５】
歪速度算出部２７ｂは、温度Ｔ（ｉ，ｊ）および発生応力σ（ｉ，ｊ）から、各格子点（ｉ，ｊ）の歪速度ε’（ｉ，ｊ）を算出する。具体的には、温度Ｔおよび発生応力σを変数とする歪速度予測式（例えば、下記の（１３）、（１４）式）に、求められた温度Ｔおよび発生応力σの値を代入することによって、歪速度ε’を算出する。歪速度予測式は、例えば、［ｌｏｇε’＝ａ＊Ｔ＋ｂ＊ｌｏｇσ＋ｃ］という関係で表される（ａ、ｂ、ｃは係数）。歪速度予測式の係数ａ、ｂ、ｃは、例えば、重回帰分析、最小二乗法等の手法によって決定することが可能である。また、歪速度予測式に代入する温度Ｔおよび発生応力σの値として、応力−温度発生線図作成部２７ａによって作成された上記応力−温度発生線図Ｍ５に含まれる温度Ｔおよび発生応力σのサンプリングデータを用いることが可能である。
【００８６】
ここで、本実施形態では、歪速度予測式の信頼性を確保するために、低温領域での歪速度予測式と、高温領域での歪速度予測式とをそれぞれ求めている。具体的には、分割温度Ｔｄを導入し、分割温度Ｔｄの前後でそれぞれ歪速度予測式を求めるようにしている。言い換えれば、全温度領域で共通の（単一の）歪速度予測式を求めた場合、低温領域か高温領域のいずれかで歪速度予測式の一致性が悪化することが懸念される。その理由として、温度Ｔによって低歪領域での応力σの立ち上がり特性にバラつきが発生することが挙げられる。詳細には、図７の温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１に示すように、低温領域（例えば、Ｔ＝１００℃）では、低歪領域（例えば、公称歪が０．２％以下の領域）での応力σの立ち上がりが急峻であるのに対し、高温領域（例えば、Ｔ＝７００℃）では、低歪領域での応力σの立ち上がりが現れなくなっている。
【００８７】
そこで、分割温度Ｔｄを導入し、分割温度Ｔｄの前後でそれぞれ歪速度予測式を作成する。つまり、温度Ｔが分割温度Ｔｄ未満（Ｔ＜Ｔｄ）のときに使用する歪速度予測式、および、温度Ｔが分割温度Ｔｄ以上（Ｔ≧Ｔｄ）のときに使用する歪速度予測式を作成する。分割温度Ｔｄは、データ記憶部３０に記憶された温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１（図７参照）から求めることが可能である。例えば、温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１から、公称歪が１％未満で、最大応力発生点が現れるときの最低の温度を分割温度Ｔｄとして設定する。この分割温度Ｔｄの設定について、図１８を参照して説明する。
【００８８】
図１８では、図７の温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１から代表的な温度Ｔ（１００℃、３００℃、５００℃、７００℃）の関係を抽出して示すとともに、各温度Ｔでの最大応力発生点を「○」印で示している。図１８に示すように、温度Ｔが１００℃または３００℃の場合、低歪領域（例えば、公称歪が０．２％以下の領域）で応力σは急峻に立ち上がり、最大応力発生点は公称歪が１％のとき現れている。温度Ｔが５００℃の場合、低歪領域で応力σは急峻に立ち上がるが、最大応力発生点は公称歪が１％未満（約０．５％）のとき現れている。温度Ｔが７００℃の場合、低歪領域での応力σの立ち上がりはなくなり、最大応力発生点は公称歪が０％のとき現れている。
【００８９】
図１８の例では、温度Ｔが５００℃のとき、公称歪が約０．５％で最大応力発生点が現れているので、分割温度Ｔｄは５００℃となる。この分割温度Ｔｄである５００℃を境として、温度Ｔが５００℃未満のときの歪速度予測式（下記の（１３）式）、および、温度Ｔが５００℃以上のときの歪速度予測式（下記の（１４）式）をそれぞれ作成する。
【００９０】
すなわち、分割温度Ｔｄを考慮した歪速度予測式は次のようになる。
Ｔ＜Ｔｄのとき  ｌｏｇε’ｋ＝ａ１＊Ｔｋ＋ｂ１＊ｌｏｇσｋ＋ｃ１      （１３）
Ｔ≧Ｔｄのとき  ｌｏｇε’ｋ＝ａ２＊Ｔｋ＋ｂ２＊ｌｏｇσｋ＋ｃ２      （１４）
【００９１】
温度Ｔが分割温度Ｔｄ未満のとき、（１３）式の低温領域での歪速度予測式によって歪速度ε’ｋを算出する。一方、温度Ｔが分割温度Ｔｄ以上のとき、（１４）式の高温領域での歪速度予測式によって歪速度ε’ｋを算出する。（１３）、（１４）式の係数ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２は重回帰分析等によって算出される。（１３）、（１４）式において、添え字ｋは、１からｎまでのいずれかの整数であり、１サイクル中の任意の時間分割位置を表す。この場合、ｎは、１サイクルの時間分割数（サンプリング回数）であり、サンプリング時間（サンプリング周期）をΔｔとすると、１サイクルに要する時間は、ｎ＊Δｔとなる。時間分割位置ｋは、１サイクル中のｋ回目のサンプリング位置を意味し、例えば、図１７の応力−温度発生線図Ｍ５に含まれる各点（図１７中に「ｘ」印で示す）に相当する。そして、（１３）、（１４）式では、ｋ回目のサンプリング位置での、歪速度をε’ｋとし、温度をＴｋとし、応力をσｋとしている。
【００９２】
なお、上述したように温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１は、材料（素材）に応じて定まる関係である。したがって、温度ごとの応力−歪特性線図Ｍ１から求められる分割温度Ｔｄも材料ごとに定まる。このため、測定対象物５（排気系部品）の材料ごとに、分割温度Ｔｄを求めてデータ記憶部３０に予め記憶させておき、歪速度予測式を求める際には、測定対象物５の材料に応じた分割温度Ｔｄを読み出せばよい。また、歪速度予測式についても材料ごとに定まることから、測定対象物５の材料ごとに、分割温度Ｔｄ前後の歪速度予測式を求めてデータ記憶部３０に予め記憶させておき、歪速度を算出する際には、測定対象物５の材料に応じた歪速度予測式を読み出すようにしてもよい。
【００９３】
クリープ歪算出部２７ｃは、歪速度算出部２７ｂによって算出された歪速度ε’ｋ（ｉ，ｊ）から、各格子点（ｉ，ｊ）のクリープ歪εｃｒ（ｉ，ｊ）を算出する。クリープ歪εｃｒは、例えば、次の（１５）式によって算出される。
【００９４】
【数２】
0006011473.tif 000003
【００９５】
この（１５）式において、ｓはサイクル数であり、（１５）式で算出されるクリープ歪εｃｒｓは、ｓサイクル目のクリープ歪となる。（１５）式より、ｓサイクル目のクリープ歪εｃｒｓは、各時間分割位置（サンプリング位置）ｋで算出される歪速度ε’ｋと、サンプリング周期Δｔとを掛け合わせた積（Δｔ＊ε’ｋ）の総和として算出される。
【００９６】
クリープ歪算出部２７ｃによって求められたクリープ歪εｃｒｓに基づく測定対象物５（排気系部品）の寿命予測は、例えば、次のようにして行うことが可能である。例えば、図１９に示すようなｓサイクル目のクリープ歪εｃｒｓとサイクル数との関係を示すマップＭ６をデータ記憶部（材料データベース）３０に記憶させておくことで、各格子点（ｉ，ｊ）に対応する位置において、それぞれ現在のサイクル数を予測することが可能である。図１９のマップＭ６は、ｓサイクル目のクリープ歪εｃｒｓとサイクル数とを対応付けるマップであって、予め実験、シミュレーション等によって作成される。なお、マップＭ６の関係は、材料（素材）に応じて定まる関係である。このため、測定対象物５（排気系部品）の材料ごとに、マップＭ６を作成してデータ記憶部３０に記憶させておき、測定対象物５の材料に応じたマップＭ６を参照して、クリープ歪εｃｒｓに基づく寿命予測を行えばよい。
【００９７】
次に、寿命予測装置１００Ｂ（主に、コンピュータ１Ｂ）の動作について、図２０のフローチャートを参照して説明する。図２０のフローチャートに示すステップＳ３０１〜ステップＳ３１５の処理は、コンピュータ１Ｂによって実行され、測定対象物５の各格子点（ｉ，ｊ）ごとにそれぞれ行われる。
【００９８】
ステップＳ３０１〜ステップＳ３１０の処理は、上記実施形態のステップＳ１０１〜ステップＳ１１０（図１０参照）の処理と同様となっている。このため、ステップＳ３０１〜ステップＳ３１０の説明を省略する。
【００９９】
そして、ステップＳ３１１では、応力−温度発生線図作成部２７ａによって、ステップＳ３１０で作成された応力−歪発生線図Ｍ２、および、ステップＳ３０３で取得された温度Ｔ（ｉ，ｊ）に基づいて、各格子点（ｉ，ｊ）における応力−温度発生線図Ｍ５が作成される。次に、歪速度算出部２７ｂによって、分割温度Ｔｄが設定される（ステップＳ３１２）。また、歪速度算出部２７ｂによって、ステップＳ３１２で設定された分割温度Ｔｄを考慮した歪速度予測式が求められる（ステップＳ３１３）。
【０１００】
そして、歪速度算出部２７ｂによって、ステップＳ３１３で求められた歪速度予測式から、各格子点（ｉ，ｊ）における歪速度ε’ｋ（ｉ，ｊ）が算出される（ステップＳ３１４）。次に、クリープ歪算出部２７ｃによって、ステップＳ３１４で算出された歪速度ε’ｋ（ｉ，ｊ）から、上記（１５）式より各格子点（ｉ，ｊ）におけるｓサイクル目のクリープ歪εｃｒｓ（ｉ，ｊ）が算出されて（ステップＳ３１５）、処理が終了される。
【０１０１】
本実施形態によれば、拘束歪算出部１８によって求められた拘束歪εｒから、測定対象物５（排気系部品）の熱変形を評価する指標として、クリープ歪εｃｒｓを算出し、このクリープ歪εｃｒｓに基づいて測定対象物５の寿命を予測するようにしている。これにより、拘束歪εｒから測定対象物５のクリープ歪εｃｒｓを算出せずに寿命予測を行う場合に比べて、測定対象物５の寿命を正確に予測することができる。つまり、応力−歪発生線図Ｍ２に基づいてクリープ歪εｃｒｓを算出することで、測定対象物５の歪からクリープ歪εｃｒｓを定量的に区別することが可能となり、冷熱サイクルの繰り返しに伴う熱疲労に起因する歪との切り分けが可能となる。これにより、クリープ歪εｃｒｓへの対策と、熱疲労に起因する歪への対策とを個別に行うことができ、測定対象物５の寿命予測の精度を向上させることができる。
【０１０２】
なお、上記実施形態および他の実施形態１、２のうち、２つあるいは３つを組み合わせて測定対象物５の寿命予測を行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、自動車等に搭載されるエンジンの排気系部品の寿命を予測する技術に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１    コンピュータ
２    第１ステレオカメラ
３    第２ステレオカメラ
４    サーモビュア
５    測定対象物
１８    拘束歪算出部
２１    最大主歪算出部
２２    発生歪算出部
２３    発生応力算出部
２４    応力−歪発生線図作成部
２５    寿命予測部
１００    寿命予測装置
【図１】
0006011473.tif 000004
【図２】
0006011473.tif 000005
【図３】
0006011473.tif 000006
【図４】
0006011473.tif 000007
【図５】
0006011473.tif 000008
【図６】
0006011473.tif 000009
【図７】
0006011473.tif 000010
【図８】
0006011473.tif 000011
【図９】
0006011473.tif 000012
【図１０】
0006011473.tif 000013
【図１１】
0006011473.tif 000014
【図１２】
0006011473.tif 000015
【図１３】
0006011473.tif 000016
【図１４】
0006011473.tif 000017
【図１５】
0006011473.tif 000018
【図１６】
0006011473.tif 000019
【図１７】
0006011473.tif 000020
【図１８】
0006011473.tif 000021
【図１９】
0006011473.tif 000022
【図２０】
0006011473.tif 000023