(57)【要約】【課題】解析的寿命評価の精度を向上させること。【解決手段】寿命評価装置１は、対象部材の複数の評価部位の実機検査データを用いて寿命評価を行い、第１寿命評価結果を得る第１寿命評価部３２と、対象部材の標準材料強度データを用いて、複数の評価部位について解析的寿命評価を行い、第２寿命評価結果を得る第２寿命評価部３３と、評価部位毎に、第１寿命評価結果との差分が所定の許容範囲内となるような第２寿命評価結果が得られる強度データを固有強度データとして演算し、演算した各評価部位の固有強度データを用いて、対象部材の等価強度データを作成する等価強度データ作成部３４とを有している。等価強度データ作成部３４によって等価強度データが作成された後は、第２寿命評価部３３は、等価強度データを用いて対象部材の未評価部位について解析的寿命評価を行う。【選択図】図２
2019113345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象部材の複数の評価部位の実機検査データを用いて寿命評価を行い、第１寿命評価結果を得る第１寿命評価部と、
前記対象部材の標準材料強度データを用いて、複数の前記評価部位について解析的寿命評価を行い、第２寿命評価結果を得る第２寿命評価部と、
前記評価部位毎に、前記第１寿命評価結果との差分が所定の許容範囲内となるような前記第２寿命評価結果が得られる強度データを固有強度データとして演算し、演算した各前記評価部位の固有強度データを用いて、前記対象部材の等価強度データを作成する等価強度データ作成部と、
を有し、
前記標準材料強度データは、前記対象部材とは異なるメーカにより製造された試験体または異なる特徴形状を有する試験体に基づいて取得されたデータを統計的に処理して得られたばらつきを含む強度データであり、
前記第２寿命評価部は、前記等価強度データ作成部によって作成された前記等価強度データを用いて前記対象部材の未評価部位について解析的寿命評価を行う寿命評価装置。
【請求項２】
前記等価強度データ作成部は、前記標準材料強度データと該標準材料強度データの元データのばらつきを示す分布の情報を有しており、前記分布のパーセンタイルを走査することにより、前記第１寿命評価結果との差分が前記許容範囲内となる前記第２寿命評価結果が得られるようなパーセンタイルを同定し、前記固有強度データを得る請求項１に記載の寿命評価装置。
【請求項３】
前記等価強度データ作成部は、各前記評価部位の固有強度データを統計的に処理することにより前記等価強度データを作成する請求項２に記載の寿命評価装置。
【請求項４】
前記等価強度データを用いて次回検査時までの損傷確率を評価する損傷確率評価部を備える請求項１から３のいずれかに記載の寿命評価装置。
【請求項５】
対象部材の複数の評価部位の実機検査データを用いて寿命評価を行い、第１寿命評価結果を得る工程と、
前記対象部材の標準材料強度データを用いて、複数の前記評価部位について解析的寿命評価を行い、第２寿命評価結果を得る工程と、
前記評価部位毎に、前記第１寿命評価結果との差分が所定の許容範囲内となるような前記第２寿命評価結果が得られる強度データを固有強度データとして演算する工程と、
演算した各前記評価部位の固有強度データを用いて、前記対象部材の等価強度データを作成する工程と、
前記等価強度データを用いて前記対象部材の未評価部位について解析的寿命評価を行う工程と
を有し、
前記標準材料強度データは、異なるメーカにより製造された試験体または異なる特徴形状を有する試験体に基づいて取得されたデータを統計的に処理して得られたばらつきを含む強度データである寿命評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寿命評価装置及び寿命評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械設備で発生するクリープや疲労などの経年劣化に対する確率論的リスク評価として、評価モデルを用いた解析的寿命評価や、検査結果を用いた寿命評価等が知られている。解析的寿命評価は、例えば、設計・製造情報等を元に荷重−応力−強度のばらつきを評価して寿命や破損確率を解析的に評価する評価方法である。また、検査結果を用いた寿命評価は、破壊・非破壊検査によって得られたき裂長さやボイド個数密度等の劣化・損傷の状態に対して、劣化・損傷状態と余寿命の対応関係を用いて将来の損傷を予測する評価方法である。
【０００３】
解析的寿命評価において、強度のばらつき評価に用いられる強度データは、一般的に、国内の主要材料メーカが提供する多数の試験体を用いて疲労・クリープ試験を行い、その結果を統計的に処理することによって得られる。例えば、溶接部であれば、主要材料メーカが提供する多種多様な開先形状を有する多数の試験体を用いて疲労・クリープ試験を行い、その試験結果として得られた多数の値から近似式を得ることにより、強度データが作成される。このような強度データは、例えば、専門の研究機関や各メーカなどによって作成されたものが一般的に利用されている。
例えば、図１１に強度データの一例としてクリープ破断寿命データを示す。図１１において、横軸は破断時間（対数）、縦軸は応力（対数）であり、温度が低いほど同じ応力に対する破断時間が長くなる特性を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７４５３６６号公報
【特許文献２】特許第４６９９３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、従来、解析的寿命評価で用いられる強度データは、材料メーカ、開先形状、溶接材料、施工法等の違いに起因した強度・寿命のばらつきを内包した強度データであるため、寿命評価を行う評価部位の実際の強度データとの誤差が生じており、寿命評価の精度が低下するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、解析的寿命評価の精度を向上させることのできる寿命評価装置及び寿命評価方法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】
本発明の幾つかの実施形態に係る寿命評価装置の一実施形態は、対象部材の複数の評価部位の実機検査データを用いて寿命評価を行い、第１寿命評価結果を得る第１寿命評価部と、前記対象部材の標準材料強度データを用いて、複数の前記評価部位について解析的寿命評価を行い、第２寿命評価結果を得る第２寿命評価部と、前記評価部位毎に、前記第１寿命評価結果との差分が所定の許容範囲内となるような前記第２寿命評価結果が得られる強度データを固有強度データとして演算し、演算した各前記評価部位の固有強度データを用いて、前記対象部材の等価強度データを作成する等価強度データ作成部と、を有し、前記標準材料強度データは、前記対象部材とは異なるメーカにより製造された試験体または異なる特徴形状を有する試験体に基づいて取得されたデータを統計的に処理して得られたばらつきを含む強度データであり、前記第２寿命評価部は、前記等価強度データ作成部によって作成された前記等価強度データを用いて前記対象部材の未評価部位について解析的寿命評価を行う寿命評価装置である。
【０００８】
上記構成によれば、実機検査データを用いて寿命評価を行うことによって得られた第１寿命評価結果と、解析的寿命評価を行うことによって得られた第２寿命評価とを用いて、評価部位毎の固有強度データを同定する。具体的には、各評価部位について得られた第１寿命評価結果を正しい結果としてみなして、この第１寿命評価結果と一致または近似する第２寿命評価が得られるような強度データを固有強度データとして求める。そして、評価部位毎に得た固有強度データを用いて、当該対象部材に用いられている材料の等価強度データを作成する。これにより、製造元や特徴形状等の違いに起因する誤差を低減した当該対象部材に固有の等価強度データを得ることが可能となる。そして、等価強度データを用いて他の未評価部位について解析的寿命評価を行うことで、標準材料強度データを用いる場合に比べて評価精度を向上させることが可能となる。また、他の未評価部位については、実機データを取得する必要がないため、労力の低減や時間短縮を図ることができる。
【０００９】
上記寿命評価装置において、前記等価強度データ作成部は、前記標準材料強度データと該標準材料強度データの元データのばらつきを示す分布の情報を有しており、前記分布のパーセンタイルを走査することにより、前記第１寿命評価結果との差分が前記許容範囲内となる前記第２寿命評価結果が得られるようなパーセンタイルを同定し、前記固有強度データを得ることとしてもよい。
【００１０】
このように、標準材料強度の元データのばらつきを示す分布のパーセンタイルを用いることにより、比較的容易に固有強度データを得ることが可能となる。
【００１１】
上記寿命評価装置において、前記等価強度データ作成部は、各前記評価部位の固有強度データを統計的に処理することにより前記等価強度データを作成することとしてもよい。
【００１２】
上記寿命評価装置は、前記等価強度データを用いて次回検査時までの損傷確率を評価する損傷確率評価部を備えていてもよい。
【００１３】
本発明の幾つかの実施形態に係る寿命評価方法における一実施形態は、対象部材の複数の評価部位の実機検査データを用いて寿命評価を行い、第１寿命評価結果を得る工程と、前記対象部材の標準材料強度データを用いて、複数の前記評価部位について解析的寿命評価を行い、第２寿命評価結果を得る工程と、前記評価部位毎に、前記第１寿命評価結果との差分が所定の許容範囲内となるような前記第２寿命評価結果が得られる強度データを固有強度データとして演算する工程と、演算した各前記評価部位の固有強度データを用いて、前記対象部材の等価強度データを作成する工程と、前記等価強度データを用いて前記対象部材の未評価部位について解析的寿命評価を行う工程とを有し、前記標準材料強度データは、異なるメーカにより製造された試験体または異なる特徴形状を有する試験体に基づいて取得されたデータを統計的に処理して得られたばらつきを含む強度データである寿命評価方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の幾つかの実施形態によれば、解析的寿命評価の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の幾つかの実施形態に係る寿命評価装置の一実施形態のハードウェア構成を示した図である。
【図２】本発明の幾つかの実施形態に係る寿命評価装置が備える機能を示した一実施形態の機能ブロック図である。
【図３】材料損傷のマスターカーブの一例を示した図である。
【図４】本発明の幾つかの実施形態に係る寿命評価装置によって評価される評価部位の一例を示した図である。
【図５】ある温度下における標準強度データの一例を示した図である。
【図６】第２寿命評価部によって得られた寿命評価結果等の一例を示した図である。
【図７】図５に示した標準強度データにおいて、パーセンタイル２５％のときの強度データを示した図である。
【図８】等価強度データの一例を示した図である。
【図９】破損確率を等価強度データ上に示した図である。
【図１０】本発明の幾つかの実施形態に係る寿命評価方法の一実施形態の処理手順を示したフローチャートである。
【図１１】一般的な強度データの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の幾つかの実施形態に係る寿命評価装置及び寿命評価方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る寿命評価装置１のハードウェア構成を示した図である。図１に示すように、寿命評価装置１は、例えば、ＣＰＵ１１、ＣＰＵ１１が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）１２、各プログラム実行時のワーク領域として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）１３、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（HDD）１４、キーボードやマウス等からなる入力部１５、液晶表示装置等からなる表示部１６、ネットワークに接続するための通信インターフェース１７、及び外部記憶装置１８が装着されるアクセス部１９等を備えている。これら各部は、バス２０を介して接続されている。
【００１７】
図２は、寿命評価装置１が備える機能を示した機能ブロック図である。以下に説明する各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式でＲＯＭ１２やＨＤＤ１４等の記憶媒体に記憶されており、このプログラムをＣＰＵ１１がＲＡＭ１３等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭ１２やＨＤＤ１４あるいは、その他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【００１８】
図２に示すように、寿命評価装置１は、記憶部３１、第１寿命評価部３２、第２寿命評価部３３、等価強度データ作成部３４、破損確率評価部３５を主な構成として備えている。
【００１９】
記憶部３１には、寿命評価を行う上で、必要となる種々の情報が格納されている。主なデータとして、例えば、評価対象設備に関する基礎データ、検査関連データ等が挙げられる。
【００２０】
評価対象設備に関する基礎データとして、例えば、運転データ、製造データ、改造履歴データ、加工・熱処理データ、設計データ等が挙げられる。設計データには、設計図面、損傷評価式、標準強度データ、検査スケジュールデータ等が含まれる。
検査関連データは、破壊／非破壊検査等に関するデータであり、例えば、材料損傷のマスターカーブが挙げられる。材料損傷のマスターカーブの一例として、ボイド個数密度とクリープ損傷の関係式、粒内方位差と疲労損傷度の関係式等が挙げられる。なお、これら情報は関係式として格納されていてもよいし、マップ情報として格納されていてもよい。
【００２１】
第１寿命評価部３２は、複数の評価部位に対して非破壊検査が行われることで得られた実機検査データを取得し、この実機検査データを用いて寿命評価を行い、例えば、各評価部位についての累積損傷度Ｂ（図６参照）を得る。実機検査データの一例として、ボイド個数密度、ボイド面積率、Ａパラメータ、電子線後方散乱回折法（EBSD: Electron Backscatter Diffraction）等が挙げられる。これらの実機検査データは、クリープ損傷破断時間または疲労損傷破断時間と相関があるため、これらの実機検査データを用いて寿命評価を行うことができる。例えば、第１寿命評価部３２は、記憶部３１に格納されている図３に示すような材料損傷のマスターカーブを用いて、上述した実機検査データから各評価部位の損傷度Ｄｉ＿ｉｎｓを演算する。図３は、ボイド個数密度[個／ｍｍ２]とクリープ損傷度[％]との関係を示したマスターカーブの一例である。
【００２２】
例えば、評価対象設備として火力発電等に用いられるボイラが設定され、評価対象としてボイラの大径管が設定され、第１寿命評価部３２の評価部位として、図４に示すように、大径管の溶接線Ａ１〜Ａｋが設定された場合、第１寿命評価部３２は、各評価部位Ａ１〜Ａｋの実機検査データを取得し、これらの実機検査データと記憶部３１に格納されている材料損傷のマスターカーブとを用いて、各評価部位Ａ１〜Ａｋの累積損傷度Ｄ１＿ｉｎｓ〜Ｄｋ＿ｉｎｓを得る。
【００２３】
第２寿命評価部３３は、対象部材の評価モデルに対象部材の標準材料強度データを用いて、複数の評価部位について解析的寿命評価を行い、第２寿命評価結果を得る。例えば、第２寿命評価部３３は、評価部位の設計時点での想定、または実機の損傷状況を考慮して、損傷評価モデルを選定し、選定した損傷評価モデルに記憶部３１に格納されている評価対象設備に関する基礎データ等を用いることにより、各評価部位についての寿命評価を行う。
【００２４】
より具体的には、第２寿命評価部３３は、損傷部位の損傷が疲労破壊であれば、Ｓ−Ｎ曲線、累積疲労損傷則、疲労き裂進展則（パリス則等）等の損傷評価モデルを選定し、クリープ損傷であれば、時間−温度パラメータ（TTP：Time-Temperature Parameter）を用いた損傷評価モデルを選定する。ＴＴＰ法の時間−温度パラメータの一例として、Larson-Miller、Orr-Sherby-Dorn、Manson-Succop、Manson-Haferd等が挙げられる。なお、損傷評価モデルの選定については、入力部１５（図１参照）からユーザが設定することとしてもよいし、部位毎に損傷評価モデルが対応付けられた情報を予め用意しておき、この情報から部位に応じた損傷評価モデルを決定することとしてもよい。
【００２５】
続いて、第２寿命評価部３３は、記憶部３１に格納されている基礎データと、選定した損傷評価モデルとを用いることにより、各評価部位についての寿命評価を行う。例えば、第２寿命評価部３３は、上述した第１寿命評価部３２によって寿命評価が行われる評価部位Ａ１〜Ａｋについて、標準材料強度データを用いた寿命評価を行う。この場合、第２寿命評価部３３は、評価部位の運転時間、温度、応力等を入力条件とし、選定した損傷評価モデルにこれらの入力条件を与えることで、評価部位の余寿命・損傷度を算出する。ここで、応力は、実機供用環境に基づいてＦＥＭ（有限要素法）等を用いて演算した値を用いるとよい。
【００２６】
上述のＴＴＰを用いたクリープ破断寿命評価としてLarson-Millerを用いる場合、クリープラプチャー曲線を標準強度データとして用いて、寿命評価（損傷度評価）を行う。図５に、ある温度条件下におけるクリープラプチャー曲線（標準強度データ）の一例を示す。図５において、横軸は破断時間、縦軸は応力（対数）を示している。図５において、直線で示されている特性は、クリープラプチャー曲線であり、対数正規分布で示されている特性は、試験データ（クリープデータ）のばらつき頻度を示している。すなわち、標準材料強度データは、国内の主要材料メーカが提供する様々な開先形状を有する試験体に対してクリープ破断試験を行い、その試験結果（クリープデータ）から近似式を求めて表された特性である。図５に示した直線部の特性は、多数の試験結果から得た近似式の一例を表した特性であり、対数正規分布は近似式で表された標準材料強度データに対する試験結果のばらつき度合いを示した曲線である。
【００２７】
図５に示したクリープラプチャー曲線は、例えば、以下の（１）式で表される。
【００２８】
【数１】
2019113345.tif 000003
【００２９】
上記（１）式において、ｌｏｇＬｉは破断時間の対数値、Ｎ(μ，σ)は平均μ，標準偏差σに従う正規分布、Ｔは温度、σは応力、ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，Ｃは材料定数、ＳＥＥは標準誤差である。上記（１）式に示すように、ｌｏｇＬｉは右辺の正規分布に従う確率変数として表される。
【００３０】
図６に、第２寿命評価部３３によって得られた寿命評価結果の一例を示す。図６に示すように、設計条件として、製造条件、寸法条件を設定し、運転条件として、検査時点までの実機供用条件を設定する。例えば、今回の検査時点までに運転１から運転ｎまで運転されていた場合には、各運転１からｎに対して、その運転期間ｔ、圧力ｐ、温度Ｔを設定し、また、これらの条件から応力σを推定して、推定した応力σを運転条件として設定する。そして、設定したこれらの条件に基づいて、図５に示した標準強度データを用いて各運転終了時における損傷度（破断時間）を得る。
【００３１】
具体的には、第２寿命評価部３３は、上記（１）式に示した演算式に対して、運転条件に応じた応力σ、温度Ｔをそれぞれ代入することにより、評価部位毎に、各運転条件１〜ｎにおける寿命（破断時間）Ｌを算出する。
【００３２】
そして、各運転条件において算出された寿命（破断時間）Ｌと各運転条件の運転期間ｔとから損傷度Ｄを得る。例えば、評価部位Ａ１の運転条件１における損傷度Ｄ１１は、以下の（２）式で表される。
【００３３】
Ｄ１１＝ｔ１１／Ｌ１１      （２）
【００３４】
続いて、第２寿命評価部３３は、評価部位毎に算出した各運転条件の損傷度Ｄを足し合わせることで、各評価部位Ａ１〜Ａｋについて累積損傷度Ｄｉ＿ｓｕｍ（ｉ＝１〜ｋ）を得る。
【００３５】
等価強度データ作成部３４は、第１寿命評価部３２の評価結果である累積損傷度Ｄｉ＿ｉｎｓと、第２寿命評価部３３の評価結果である累積損傷度Ｄｉ＿ｓｕｍとを用いて、各評価部位Ａ１〜Ａｋの固有強度データを得、この固有強度データを用いて、対象部材の等価強度データを作成する。具体的には、等価強度データ作成部３４は、各評価部位について、累積損傷度Ｄｉ＿ｉｎｓと累積損傷度Ｄｉ＿ｓｕｍとの差分がゼロまたは許容範囲内となるような累積損傷度Ｄｉ＿ｓｕｍが得られる強度データを固有強度データとして得る。
【００３６】
例えば、等価強度データ作成部３４は、評価部位毎に、標準強度データにおける対数正規分布のパーセンタイルを走査し、各パーセンタイルのときの強度データから累積損傷度Ｄｉ＿ｓｕｍ´を演算する。例えば、パーセンタイル２５％のときの強度データは、図７に示されるように、図５に示した標準強度データ（クリープラプチャー曲線）を平行移動させることにより得ることができる。そして、この結果得た累積損傷度Ｄｉ＿ｓｕｍ´が第１寿命評価部３２によって得られた累積損傷度Ｄｉ＿ｉｎｓと一致する、または、差分が許容範囲内となるパーセンタイルを探索する。
ここで、例えば、累積損傷度Ｄｉ＿ｓｕｍが累積損傷度Ｄｉ＿ｉｎｓよりも小さい場合には、寿命評価に用いた標準強度データが実際の強度よりも高いと考えられるので、パーセンタイルを小さな値に変更するとよい。一方、累積損傷度Ｄｉ＿ｓｕｍが累積損傷度Ｄｉ＿ｉｎｓよりも大きい場合には、寿命評価に用いた標準強度データが実際の強度よりも低いと考えられるので、パーセンタイルを５０％よりも大きな値に変更するとよい。
この結果、図６に示すように、各評価部位Ａ１〜Ａｋについて各パーセンタイルが決定される。
【００３７】
続いて、等価強度データ作成部３４は、評価部位Ａ１〜Ａｋについて決定されたパーセンタイル（例えば、１０％、３５％、・・・９％）を用いて、評価部位Ａ１〜Ａｋについての固有強度データを得る。例えば、評価部位Ａ１であれば、パーセンタイル１０％を通る強度データを固有強度データとする。
なお、上述した固有強度データの求め方については、上述の方法に限定されず、例えば、統計的演算手法等の公知の演算技術を適宜適用することが可能である。
【００３８】
続いて、評価部位Ａ１〜Ａｋについて決定されたパーセンタイルに基づいて、確率紙プロットや統計的手法を用いてパーセンタイルの確率分布特性を得る。そして、この確率分布特性から等価強度データを演算により求める。
例えば、評価部位Ａ１〜Ａｋのパーセンタイルが正規分布に従うと仮定したとき、例えば図８に示すような等価強度データが得られる。
【００３９】
このようにして、等価強度データ作成部３４によって等価強度データが作成されると、第２寿命評価部３３は、等価強度データ作成部３４によって得られた等価強度データを用いて、対象部材の未評価部位Ａｋ＋１〜Ａｎ（図４参照）について解析的寿命評価を行う。これにより、他の評価部位Ａｋ＋１〜Ａｎについては、対象部材固有の強度データから推定された等価強度データを用いて寿命評価を行うことができる。この結果、標準強度データを用いて寿命評価を行う場合と比べて評価精度を高めることが可能となる。また、評価部位Ａｋ＋１〜Ａｎについては実機データを取得する必要がないため、労力の軽減や時間の短縮を図ることが可能となる。
【００４０】
破損確率評価部３５（図２参照）は、等価強度データ作成部３４によって作成された等価強度データと、次回検査時点までに予定されている運転条件の情報を用いて、次回の検査時点における破損確率評価を行う。
ここで、第１寿命評価部３２によって累積損傷度Ｄｉ＿ｉｎｓが算出されている評価部位Ａ１〜Ａｋについては、各評価部位Ａ１〜Ａｋに対応する固有強度データが得られている。したがって、評価部位Ａ１〜Ａｋについては、今回の検査時点における累積損傷度Ｄｉ＿ｉｎｓ、それぞれの固有強度データ、及び次回の検査時点までの運転条件を用いて、次回の検査時点における累積損傷度を演算する。
【００４１】
また、第１寿命評価部３２による累積損傷度Ｄｉ＿ｉｎｓが存在せず、また、そのために固有強度データが存在しない評価部位Ａｋ＋１〜Ａｎについては、等価強度データ作成部３４によって作成された等価強度データを用いて演算された今回の検査時点における累積損傷度Ｄｉ＿ｓｕｍ及び等価強度データと次回の検査時点までの運転条件とから演算される累積損傷度を用いて、次回の検査時点における累積損傷度を演算する。
【００４２】
そして、破損確率評価部３５は、各評価部位Ａ１〜Ａｎについてそれぞれ次回の検査時点における累積損傷度を演算すると、以下の（３）式を用いて、次回検査時における破損確率（PoF：Probability of Failure）を算出する。
【００４３】
【数２】
2019113345.tif 000004
【００４４】
上記（３）式において、Ｌｉ＿ｎｅｘｔは、評価部位Ａｉ（ｉ＝１〜ｎの整数）の次回検査時における破断寿命、ｔｉ＿ｎｅｘｔは、評価部位Ａｉ（ｉ＝１〜ｎの整数）の今回検査時から次回検査時までの運転時間、Ｄｉ＿ｓｕｍは、評価部位Ａｉ（ｉ＝１〜ｎの整数）の今回検査時における累積損傷度である。
図９は、上記破損確率ＰｏＦを等価強度データ上に示した図である。
このようにして、次回検査時の破損確率を演算することにより、現時点で交換しなければならない部材を定量的に評価することができる。
【００４５】
次に、上記構成を備える寿命評価装置１による寿命評価方法について図１０を参照して簡潔に説明する。
まず、ステップＳＡ１において、今回の検査において寿命評価を実施する複数の評価部位（例えば、図４のＡ１〜Ａｎ）が設定される。続いて、ステップＳＡ２において、ステップＳＡ１で設定された複数の評価部位Ａ１〜Ａｎのうち、指定された一部の評価部位Ａ１〜Ａｋについて検査データに基づく寿命評価が行われる。例えば、一部の評価部位Ａ１〜Ａｋに対して非破壊検査が行われ、その検査データに基づいて寿命評価が行われる。これにより、一部の評価部位Ａ１〜Ａｋに対して累積損傷度Ｄｉ＿ｉｎｓ（図６参照）が第１寿命評価結果として算出される。
【００４６】
ステップＳＡ３では、一部の評価部位Ａ１〜Ａｋについて、解析的寿命評価が行われることにより、累積損傷度Ｄｉ＿ｓｕｍ（図６参照）が第２寿命評価結果として算出される。
ステップＳＡ４では、等価強度データの作成が行われる。具体的には、ステップＳＡ３で得られた各評価部位の累積損傷度Ｄｉ＿ｓｕｍが累積損傷度Ｄｉ＿ｉｎｓと一致するようなパーセンタイルの同定を行い、得られたパーセンタイルから等価強度データを作成する。
ステップＳＡ５では、残りの評価部位Ａｋ＋１〜Ａｎについて、ステップＳＡ４で作成した等価強度データを用いて解析的寿命評価が行われる。
ステップＳＡ６では、破損確率ＰｏＦの評価が行われる。具体的には、一部の評価部位Ａ１〜Ａｋについては、同定によって得たパーセンタイルから取得される固有強度データを用いて破損確率ＰｏＦが演算され、残りの評価部位Ａｋ＋１〜Ａｎについては、ステップＳＡ５で作成した等価強度データを用いて破損確率ＰｏＦが算出される。
【００４７】
以上、説明してきたように、本実施形態によれば、第１寿命評価部３２によって得られた累積損傷度Ｄｉ＿ｉｎｓ（第１寿命評価結果）が正しい寿命評価結果であるとみなし、累積損傷度Ｄｉ＿ｉｎｓに一致または近似するような第２寿命評価が得られるような強度データを固有強度データとして演算する。そして、評価部位毎に得た固有強度データを用いて、当該対象部材に用いられている材料の等価強度データを作成する。これにより、製造元や特徴形状等の違いに起因する誤差を低減した当該対象部材に固有の等価強度データを得ることが可能となる。そして、等価強度データを用いて他の未評価部位（例えば、Ａｋ＋１〜Ａｎ）について解析的寿命評価を行うことで、標準材料強度データを用いる場合に比べて評価精度を向上させることが可能となる。また、他の未評価部位については、実機データを取得する必要がないため、労力の低減や時間短縮を図ることが可能となる。
【００４８】
以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、上記実施形態で説明した情報提示処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
【００４９】
例えば、上記実施形態では、等価強度データを得るために必要とする評価部位の数（上記例では、ｋ個）を任意に設定していたが、等価強度データを得るために必要とする評価部位の数を統計学的手法を用いて演算し、より適切な数を設定することとしてもよい。例えば、標本統計学の考えに従った、信頼水準１−γの演算手法を導入することにより、一定の信頼性以上の等価強度データを得るために最低限必要なデータ数を算出し、このデータ数に応じた評価部位を設定することとしてもよい。
また、実機検査データを取得する評価部位を選定する場合において、部品交換を行ってから間もない部位については、クリープが発生していたとしても微小なことが多く、実機検査データに基づく寿命評価の精度が低い傾向にある。したがって、実機検査データを取得する評価部位、すなわち、上記実施形態における評価部位Ａ１〜Ａｋについては、使用期間がある程度経過している部位、例えば、使用期間が予め設定された期間以上の部位を設定するとよい。このように、使用期間がある程度長い部位を実機検査の評価部位として選定することで、試用期間が短い部位については等価強度データを用いた解析的寿命評価を行うこととなる。これにより、実機検査データに基づく寿命評価よりも高い精度で寿命評価を行うことが可能となる。
【００５０】
更に、上記実施形態では、各評価部位Ａ１〜Ａｎについて独立した部位としてそれぞれ破損確率を演算していたが、例えば、図４に示すように、複数の部位が接続されて構成される部材については、一つの部位に損傷が発生すると、その損傷部位に接続されている他の部位についても交換を余儀なくされる場合がある。このような接続条件も加味して、破損確率を演算することとしてもよい。例えば、複数の部位が接続されてなる部材については、その部材を構成する各部位の損傷度を乗算することにより、部材全体の損傷度を演算することとしてもよい。
【００５１】
また、上述した実施形態では、各評価部位における寿命評価や破損確率を評価したが、この評価結果を用いて、予防保全や事故発生後の事後保全にかかわるコストや時間の情報を入力情報として与えることで、交換数量に応じた計画外停止リスク（稼働率）や保全費用（予防保全費用、事故発生後の事後保全費用）、及び客先被害額（事故対応費用、売電機会損失）等を評価することとしてもよい。
例えば、破損確率評価部３５によって算出された破損確率（PoF）に加えて、検査工事費用（PMC：Preventive Maintenance Cost）や故障時の事故対応費用（CMC：Corrective Maintenance Cost）を用いることにより、以下の（４）式から総工事費用ＴＣを定量的に評価することができる。
【００５２】
ＴＣ＝ＰＭＣ＋ＣＭＣ×ＰｏＦ      （４）
【００５３】
更に、事故対応費用ＣＭＣに事故に伴う設備停止時間と停止に伴う客先の機会損失（例えば、発電事業者であれば売電機会の喪失）を考慮することで、設備稼働率、収益性を考慮した総費用を定量化することができる。これにより、例えば、総費用を最小化する運用条件等を提案することが可能となる。
【符号の説明】
【００５４】
１  寿命評価装置
３１  記憶部
３２  第１寿命評価部
３３  第２寿命評価部
３４  等価強度データ作成部
３５  破損確率評価部
Ａ１〜Ａｎ  評価部位
【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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