日本包装学会誌ＷＬＩ６ＮｎＪ（2りりの殿論文

蓄積疲労評価型振動試験システムの提案
中嶋隆勝＊・津田和城＊・川田浩二*＊・山内佳門*＊

VibrationTestSystemusingAccumuIatedFatigueIndex
TakamasaNAKAJＩＭＡ*､KazukiTSUDA*,ＫｏｊｉＫＡＷＡＴＡ**andYoshikadoYAMAUCHI*＊

振動試験は企業の品質管理やコスト削減の目的だけでなく、安全･安心な社会実現のためにも愈要な技術であり、特に包装貨物の振動試験は輸送中の破損事故防止のため広く普及されている。しかし、包装貨物の場合、振動伝達の非線形性が強いため評価精度に問題がある。そこで、振動試験の評価精度の向上を目的とし、非線形対応型の蓄穣疲労による評価法、論理演算式で表現された輸送シナリオ、市場許容破損確率に応じた安全係数算出法、許容増幅率を考慮した試験条件自動導出法、ならびに蓄積疲労速度モニタリングによる破投発生時点の推定法を提案した。これらの提案に基づく新振動試験システムにより、従来法と比較して大幅な評価精度向上の可能性が生まれるだけ
でなく、各社各製品について固有の試験条件が日Hill的に導出できその根拠もわかりやすくなる。さらに、振動耐久性に関する解析・検討用データも取得できる。

VibrationTestingisanimportanttechnoloiHyinprovidingfOrasafeandsecuresocietyas
wellastocontrolthequalityofproductsandtominimizeproductcostVibrationtestingfbr
packaged-freightiswide-spreadbecausedamageduringtransportationmustbeavoided
However・iIlevaluatingvibrationdllrabilityofpackaged-freight,theaccuracvdecreasesduetothenon-lineartransmissibilitvofpackaged-freighLInthisstudy,ｎｅｗmethodsareproposedinordertoimprovethisaccuracy．

（１）AnevaluationmethodfOrnon-lineartransmissibilityusingtheaccumulatedfatigueindex（２）Atransportationscenarlousinglogicaloperations（and､ｏｒ）（３）Amethodtocalculatethesafetyfactorbasedol】anallowablepercentageofdamageoｎ
ｔｈｅｍａｒｋｅｔ（４）Anautomaticsvstemtoderivetestconditionsusinganallowableamplifyingratio（５）AmollitoringsystemfOrtherateofaccLlmulatedfatigueinordertojudgethetimetofailurewithoutcheckingtheinsideoftbespecimen
ＴｈｅｍｅｒｉｔｓｏｆｔｈｅｎｅｗｔｅｓｔｓｖｓｔｅｍｕｓｉｎｇｔheaboveproposalsareasfOIlows：（１）Thesystemcanimprovetheaccuracvofevaluatingdurability（２）Testconditionsfbreachuniqueproductcanbederivedautomatically（３）Analyticaldataobtainedbythissystemisachievｅｄｔ(〕scientificallyimproveproductpackaging

キーワード：振動試験システム、蓄積疲労、非線形振動、輸送シナリオ、包装、貨物、破損確率、危険率

Keywords：VibrationTestSystemAccumulatedFatigue､Non-IinearVibration，Transportation
Scenario・Packaging・Freight・ProbabilityofDamage､Risk．

･大阪府立産業技術総合研究所〒5941157大阪府和泉ilJあゆみ野2-7-l
TechnologyResearchlnstituteofOsakaPrelecture2-7-lAvumino､Izumi・Osaka594-1157Japan･･1ＭＶ株式会社〒5550011大阪市西淀川区竹島2-610
１ＭＶＣＣ､Ｌｔｄ2-610.Takeshima,Nishiyodogawa-kuPsaka､Osaka,５５SOO1LJapan

－４１－

譜Viii疲労評llMYWjlIii動｢試験システムの提案

1．緒言

2．システムの理論および新概念
2.1蓄積疲労

企業の安全と安心に対する社会的ニーズ、関心が高まる中、振動試験の重要`性も益々高振動試験では、一般に供試品が加振台に取まってきている。一方、製品出荷前に行う包付けられ、既定の振動条件、たとえば、パワー

装貨物振動試験の評価精度に関しては、ランスペクトル密度（以下、ＰＳＤと略称）と加振

ダム振動I)塾、輸送環境データに基づく試験条

時間で加振した後、供試品損傷の有無によりそ

件の導出3'４１s'などの技術進展により改善しつの合否が判定される。しかし、この方法では、つあるものの、未だ技術的に未解決な問題が加振台から供試品の各部位への振動伝達の非線多く残されている。たとえば、包装貨物の場

形性が考慮されていないため、包装貨物のよう

合、振動伝達が非線形性となる事例が多いにに振動伝達に強い非線形性が存在する場合、誤もかかわらず、試験条件の導出には線形振動

った評価結果となる可能性が高い。そこで、実伝達が前提となっているのが一般的であり、際に供試品の各部位にセンサーを貼付し、その非線形性振動伝達を考慮した試験方法に関す

部位に蓄積される疲労を指標化して耐久性を判る研究はあまり行われていない。また、各社断する試験方法を提案する。

独自の輸送条件に適した振動試験条件を導出

2.1.1PaImgren-Minerの法則するためには、輸送環境データの収集を行い、疲労寿命の推定では、応力が一定でない場

疲労寿命推定法（マイナー則）を用いて試験

合、次のPalmgren-Miner則がよく用いられ時間の短縮を行う必要があり、多くの労力、る。Palmgren-Miner則とは、応力Ｓｉ（i＝12,

専門知識、経験がいる。そのため、個別な試…）がそれぞれ、!（ｉ＝1,2,…）回作用する場

験条件導出をあきらめ、ＪＩＳなどに基づく一合、式(1)が成立すれば破壊すると考えたもの

般的な試験条件を自社の規格として採用してである。

いる企業が多い。しかし、これらの試験条件

Ｚ聖＝l

FL1…Ｎｉが個別な輸送条件に対応している保証はな(１）

く、振動試験合格済み製品の市場での破損や

ただし、Ｎｉ（ｉ＝1,2,…）は応力Ｓｉ（ｉ＝1,2,

過剰包装などの問題が潜在的に存在している…）の破壊に至る回数を表したものであり、のが実情である。

両対数グラフ上でのＳ－Ｎ曲線の直線性、すな

本研究では、これらの問題を解決する新機

わち式(2)が成立する傾向がある。

能を搭載した高精度振動試験システムの開発

Ｎｉ・Ｓｉ｡＝β（２）をめざし、非線形対応型の蓄積疲労による評

ただし、α、βは破損対象物固有の値であ

価法師、論理演算式で表現された輸送シナリ

り、特にαについては、と標記される場合もオ7)、市場許容破損確率を考慮した安全係数ある。αは一般に加速係数と呼ばれている。

算出法7)、許容増幅率を考慮した試験条件自2.1.2蓄積疲労の指標化

動導町、ならびに蓄積疲労速度モニタリン

応力Ｓ`が、i回作用したときに蓄積される疲

グによる破損発生時点の推定法而を提案する。

労をｎｉｓｉａと定義し、蓄積疲労と呼ぶことに－４２－

日本包装学会誌I/OL１６ｊＶｎｌ（2CO刀2.1.4蓄積疲労スペクトルする。、i・Ｓｉ．＝βiを式(1)に代入し、式(2)を式(6)のびを［ノＰＳＤ(f)｡、''2に置き換える

用いて整理すると式(3)が成立する。

Ｚβ,＝β（３）l=126…

式(3)'よ、式(1)と同様、破損を推定するために用いることができる。振動試験では、Ｎｉ

ことにより、狭帯域ランダム振動の蓄積疲労は広帯域に拡張され、得られたβ(f)を蓄積疲
労スペクトルと呼ぶことにする。その定義式
を式(7)に示す。

が未知であるため、試験条件導出には式(1)よりも式(3)の方が適している。したがって、試β(f)=fTI2PSD(f)|;×r(1+;）（７）験条件の厳しさを表す指標としてβ、βiを導ただし、ＰＳＤ(f)は振動応答のPSD関数を意

入することにする。これにより、蓄積疲労βｉ

味する。

の合計βがある値に達したとき破損が発生す

蓄積疲労をスペクトルすなわち周波数毎のると仮定することができる。

評価値として取り扱った理由は、振動数が異2.1.3狭帯域ランダム振動の蓄積疲労なれば、同一時間の振動でも繰返し回数が大

期待振動数ｆ・の狭帯域定常ランダム振動

きく異なり妥当な評価ができないと考えたたの場合、ピーク値はレイリー分布6'を示し、めである。具体的には、５Ｈｚ、１０分間の振動

その確率密度関数f剛汕i閃h(x)は式(4)となる。

と、５０Hz、１０分間の振動とでは、その回数で鴎…(止壼exp(-蒜）（４）

評価すると、５０Ｈｚの方が10倍大きな疲労が

ただし、ｘはＳ－Ｎ曲線の応力Ｓに相当する

では、現場でよく経験する結果とは一致しな変数であるが、振動試験では振動応答としてい場合が多い。したがって、より高精度に耐加速度やひずみなどを計測するのが一般的で久性評価を行うためには、異なる振動数の振あるため、加速度やひずみを用いて蓄積疲労動を統一的に評価するのではなく、蓄積疲労を算出することにする｡また、ひはＸの標準スペクトルを用いて、振動数毎にそれぞれの偏差である。通常、振動加速度の場合、ｘの蓄積疲労を評価するべきと考えた。さらに、平均値は０なので、ひはｘのＲＭＳ値に等し

単位時間当たりの蓄積疲労スペクトルの増加

い。さらに、振動時間をＴとすれば、蓄積疲

率、蓄積疲労速度スペクトルという概念も導労の定義式より、式(5)が成立する。

入している｡具体的には、式(7)の右辺をＴで

β=(［いT)×|rxo･蝿…(x)dxl（５）蓄積されることになる。しかし、この評価法除すことにより算出される。
2.1.5ＲＭＳ値に基づく蓄積疲労

本来、疲労寿命はＳ－Ｎ曲線、すなわち応力式(5)に式(4)を代入して整理すると式(6)とと回数により評価されるが、振動試験では回なる５１８１．

β=foT(｢2。)櫛×r('十;）（６）ただし、αは加速係数、ｒはガンマ関数で数Ｎの代わりに時間Ｔが用いられることが多い。ランダム振動のＲＭＳ値と加振時間に基づく蓄積疲労にあてはめると次式となる。
βi＝ＴｘＲＭＳ。（８）

ある。

－４３－

蓄瀦疲労評1m『型振動試験システムの提案

上式により、ＰＳＤの異なる振動試験規格の厳しさを定量的に比較することができる。た

蓄積疲労を算出する。
2.2.1データベースの概略

だし、異なる振動数成分を統一的に評価して

公開輸送環境計測データ、たとえばＡＳＴＭいるため、目安として用いるに止めるべきで

Ｄ４７２８のトラックや列車の振動データをサプある。

シナリオとしてデータベース化する。また、
ユーザー独自で実測した輸送環境データのデ2.2論理演算を用いた輸送シナリオ

ータベース化もできるようにする。そして、実輸送で供試品各部位に蓄積される疲労を

これらのサブシナリオを組み合わせて、Fig.１

推定する方法を提案するｃ実輸送で想定されに示すような輸送シナリオを作成する。これる輸送ルートおよび輸送条件を把握するたにより、輸送環境データを保有しないユーザ

め、それぞれの振動をサブシナリオとしてデーでも、自社の輸送環境に近い輸送シナリオ

ータベース化し、複数のサブシナリオの論理を選択するだけで簡単に試験条件が導出で演算式を用いた連結により、輸送シナリオをき、逆に、輸送環境データを保有するユーザ

表現することにする。次に、各サブシナリオ

ーは、より正碓な情報に基づく輸送シナリオ

に対する各部位の振動応答を計測し、サブシが作成できるため評価糖度が向上する。

ナリオついての蓄積疲労を算出する。各サブ

2.2.2輸送シナリオの論理演算式

シナリオの蓄積疲労を論理演算式に従って計

いくつかのサブシナリオ（輸送ルート）が算することにより、輸送シナリオについての連結して、輸送シナリオが構成されるが、そ

FiglSampledisplayoItransportationscenario－４４－日本包装学会誌ＩｂＬＪ６ｊＶｎ」（2CO刀

a３

Ｚ

aＩ

ａ

(a）Simplerouに（b）Pluraldestinationsに）CompIexroutc

Fig2ExamplesoItranspo｢tationscena｢iｏの典型的な連結パターンをFig.２の模式図で労の加算ｓｕｍｏで算出できる。一方、論理示す。Fig.２(a)はサブシナリオの足し合わせ演算ｏｒで連結されている場合、ｍａｘＯで算(論理演算のａｎｄに相当）のみによって表現出できる。ただし、ｓｕｍｏは引数の総和を返される従来型の輸送シナリオであり、Fig.２

す演算を意味し、ｍａｘ(）はすべての引数の(b）は複数の仕向け地への輸送シナリオを表中の最大値を返す演算を意味する。市場蓄積現している。また、Fig.２(c)はある仕向け地

疲労をＸＭとし、各サプシナリオでの蓄積疲に対して二つの輸送ルートが存在する場合の労Ｘｉ（ｉ＝1,2,…）とすると、Fig.２(a)～(c）

輸送シナリオを表現している。さらに、輸送の輸送シナリオに対するＸＭはそれぞれ次式

シナリオを構成する各サブシナリオをai（i＝１２，で算出される。

…）とすると、Ｆｉｇ２の(a)～(c)の輸送シナ

ＸＭ＝ｓｕｍ（Ｘ,,Ｘ2,Ｘ３）00)~ａ

リオはそれぞれ次の論理演算式により表現で

ＸＭ＝max（Ｘ,,Ｘ2,Ｘ3,Ｘ,）ＵＯ)~b

きる。

XM=sum[Xlmaxlsum(X塾,X小X4l･X5]

ａｌａｎｄａｊａｎｄａ３(9)-aa1ora20ra30raI

(9)-ｂ

（lm-c

２．３確率論による安全係数の決定

ａｌａｎｄｌ(a2anda3）ｏｒａ,ｌａｎｄa:；(9)-ｃ
その他、輸送手段（リーフサス、エアサス、振動試験で市場蓄積疲労ｘＭを供試品に負空車、満車など）や段積み位置などの違いも荷するだけでは、数百台あるいは数千台に－論理演算ｏｒを用いて表現することができる。

台発生する市場での破損を、試料数が数点で2.2.3市場蓄積疲労の算出

ある評価試験で見つけ出すことは、その発生振動試験で負荷する蓄積疲労は、輸送シナ

確率から見てほぼ不可能であり合否判定に対

リオにおいて想定される最大の蓄積疲労（以する危険率は非常に高い。したがって、市場下、市場蓄積疲労と称す）に基づいて決定すで発生する破損を数少ない試料数で見出すたる。また、市場蓄積疲労は輸送シナリオの論

め、市場蓄積疲労ＸＭに安全係数ＳＦを乗じた理演算式に基づき算出する。サプシナリオが蓄積疲労（以下、試験蓄積疲労ＸＴ（＝ＳＦｘ

論理演算ａｎｄで連結されている場合、想定さＸＭ）と称す）を供試品に負荷することによりれる蓄積疲労は二つのサブシナリオの蓄積疲試験での破損確率（以下、試験破損確率と称－４５－蒜赫疲労評価型振動試験システムの提案

Numberofspecimen,NondRiskofmiSiudgmenI,R
arBdecidedbytesterB．

ｎＶ

５

ProbobiliIyofdomogeono1esI､PT
isautomaticanycalculatednoｍＮａｎｄＲ．

、／

］「

}｡

PrcbobililyofdomQgeonomorketPM

Coefficien1ofvCrionceofdurobilily,〃
Coefficienlofvori･nceofhonspor↑oIion,恥aredecidedbytheBpecifncationofproducts．

Fig3Procedu｢eofthederivationofSFfromPMetoす）を高める必要がある。したがって、安全

市場破損確率が市場許容値以下であると判断

係数ＳＦを決定する際、供試品が市場で許容する基準として、「試験終了後すべての試料される破損確率（以下、市場許容破損確率Ｒ，に異状なし」を設定すると、その合格判定基と称す）と、試験で許容される破損確率（以準を満たしているにもかかわらず、市場破損下、試験許容破損確率Ｐ了と称す）が重要にな

確率が市場許容値を超えてしまう確率、すなる。たとえば、供試品の破損が人命にかかわ

わち、合否判定の危険率Ｒは次式により算出

るような製品の場合、市場許容破損確率を小できる。

さな値に設定しなければならない。逆に、破Ｒ＝（ｌ－Ｐ,)Ｎ

損しても代替品で置き換えられる場合、市場UＤ

許容破損確率はそれほど小さな値にする必要

上式により、試験担当者が試料数と危険率はない。したがって、試料数と危険率を試験を決定するだけで試験許容破損確率が算出で担当者が設定すれば自動的に試験許容破損確きる。

率が算出されるシステムの開発により、供試2.3.2市場許容破損確率からの安全係数の導出

品の保証すべき信頼度に応じた適切な水準の試験が可能となる。以上の手順の概略をＦｉｇ．

供試品耐久性の確率分布がワイブル分布で３に示し、ＰＴおよびＳＦの導出理論についてあると仮定すると、変動係数〃、市場許容破は以下で述べる。

損確率ＰＭ、および試験許容破損確率ＰＴは式

2.3.1試料数、危険率、試験許容破損確率の(12)、式(13入式(14)により表現される。ただし、αｗおよびβｗはワイブル分布のパラメータで関係振動試験における合格判定基準、すなわち、あり、それぞれ形状母数および尺度母数である。

－４６－

日本包装学会誌VOL16jVnI（2U0刀

１F隅を加振すると、供試品の各部位に伝わる蓄積
疲労が、市場での各部位に伝わる蓄積疲労と(12）等価となることを証明する。まず、市場での振動加速度をａＭ、振動時間をＴＭ、蓄積疲労を

PM=l-expI-(XA,/βw)αwl(13）

PT=l-expl-(X,/β聯)αw｝(14）

また、安全係数ＳＦは市場蓄積疲労ＸＭとＸＭとし、試験時の振動台の加速度をａＴ、加振時間をＴＴ、蓄積疲労をＸＴとすると、蓄積疲
労の定義より式(16)、式(17)が成立し、振動試

験の条件ａＴおよびＴＴは式(l5yが成立する
ように決定される。

試験蓄積疲労ＸＴにより次式で定義する。
ＳＦ＝ＸＴ／ＸＭｑ５）

ＸＭ＝ＴＭｘａＭ‘（16）

ＸＴ＝ＴＴｘａＴａ

Ｕ７）以上の式(12)～式(15)において、〃、ＰＡＩ、ＰＴ

ＸＴ＝ＳＦｘＸＭｑ５)’

およびＸＭは既知であり、αw、βw、ＸＴおよ

一方、各部位ｉ（ｉ＝1,2.…）の市場蓄積疲

びＳＦが未知数である。したがって、式の数

労XMiおよび試験蓄積疲労XTiは振動伝達率と未知数の数が一致しておりすべての変数がAiにより次式で表される。

決定する。

XMi=TMX(人xaM)｡(18)
ＸＴ!＝ＴＴｘ（AixaT)⑰（19）２．４非線形振動伝達対応型耐久性評価法

式(18)および式(19)にそれぞれ式(16)および式

従来の振動試験では、供試品を振動台に取(17)を代入して整理すると、り付けた後、既定の条件で振動台を加振し、

XMi＝AｉｏｘＸＭ（20）

その後、損傷の有無を確認する方法が一般的

XTi＝lｉ０ｘＸＴ（21）であった。しかし、この方法では、振動台かとなる。式(15)'を用いて式(20)、式(21)を整理

ら供試品の各部位への振動の伝達が線形であし、ＸＭとＸＴを消去すると、ることが前提条件となっており、非線形性がＸＴｉ＝SＦｘＸＭｉ（22）存在する供試品に対しては正当な耐久性評価となる。式(15)!と比較することにより、各部ができない。この問題点は、振動試験現場で位についても試験の等価性が保たれているこ

非線形現象、たとえば、ガタ振動における限とがわかる。

界入力加速度前後の振動応答の差異9)'１１１１１)を

2.4.2非線形振動伝達の場合の従来法での経験すれば感覚的に容易に理解できる。ここ問題点では、数式を用いてこの問題点の存在を論理

振動伝達に非線形性が存在する場合、その的に明らかにする。さらに、その対策として

定義より、振動伝達率Ａｉは入力振動加速度に考案した蓄積疲労を用いた評価法について記

対して一定の値とはならない。すなわち、式述する。

(20)のＡｉと式(21)の人は異なる値となる。その

2.4.1線形振動伝達の場合の従来法の妥当性

結果、式(22)は成立しないことになる。このこ市場での蓄積疲労と等価となるよう振動台とは、市場蓄積疲労に対して適切な安全係数を－４７－

蒜瀞疲労評価型振動試験システムの提案

乗じた負荷が試験で課せられないことを意味

験時間を極端に短くしようとした場合、入力し、誤った評価結果が導かれる可能性がある。

振動の加速度は大きくなり、その結果、増幅

２．４．３非線形振動伝達対応型耐久性評価法

率が許容値を超える。この場合、増幅率が許市場での人と試験での人の差異が原因と容範囲内となるように入力振動が自動制御さなり、評価精度の低下が引き起こされる。それ、最短の試験時間が導出される。このときの対策として、供試品の各部位にセンサーを

試験時間は試験蓄積疲労を蓄積疲労速度で除貼付し、人を含んだ振動応答を直接計測す

した値とする。

ることにより、各部位の蓄積疲労を算出する。

2.6蓄積疲労速度の変化による損傷発生のそして、すべての部位ｉに対して、

推定

ＸＴ,≧ＳＦｘＸＭｉ（23）が成立するまで試験を継続し、試験終了後、

一般に、振動試験終了後、損傷の有無を確

損傷の有無を確認する。ここでは、上記の方認するため、損傷が見出された場合、その損傷法を非線形振動伝達対応型耐久`性評価法と呼がいつ発生したのか、すなわち、蓄積疲労がどぶことにする。これにより、市場での人と試のレベルに達した時点で発生したのか判断でき験でのＡ１の差異が振動応答に織り込まれて蓄積疲労として評価され、非線形による評価精ない。そこで、損傷発生時点の蓄積疲労を推定するため、各部位に取り付けられたセンサーに度の低下が回避できる。

よる振動応答モニタリングにより振動伝達特性
あるいは蓄積疲労速度の変化を監視することにする。振動伝達特性の変化は、振動台から各部2.5試験時間と許容増幅率の関係

供試品各部位の蓄積疲労が試験蓄積疲労と位への振動伝達経路に何らかの変化が生じたたなるように振動試験を実施することにより、めに起きる現象であり、その変化が振動伝達経

非線形性に由来する試験精度の低下は回避で路の一部の破損を意味する場合もある。また、

きるが、Ｓ－Ｎ曲線を用いた試験時間短縮によ

蓄積疲労速度が増加すれば、その後、損傷が発る精度低下への対策は講じていない。通常、生する可能性が高まる。

試験時間を現実的な長さに短縮するため、疲

労曲線（Ｓ－Ｎ曲線）に基づき入力振動加速度

3．システムの構成および基本手順を増幅させる。しかし、その増幅率が高ければ試験精度の低下要因となってしまう。そこ

3.1システムの構成

で、許容増幅率を設定し、増幅率が許容値を従来式の勤電型振動試験装置は、Fig.４に超えない範囲で試験時間が自由に設定でき、示すように加振機、振動台、制御装置で構成加振条件が自動的に導出されるようにする。

されているのが一般的である。振動台に取り

ただし、増幅率は、輸送シナリオで生じる最付けられたセンサーにより計測されたデータ

大加速度（あるいは最大ＲＭＳ値）に対するは制御装置に伝送され、振動台の振動が設定試験で生じる応答の最大値（あるいは最大された加振条件となるように自動制御されＲＭＳ値）の割合と定義する。たとえば、試る。一方、ここで提案するシステムの一例は、－４８－

日本包装学会誌ＶｂＬＪ６ｊＶｂＬＩ（2DO刀Specimen

Specimen

7日

T息

］ＢＦ

ＯｐＤＩニロ
Ｍ１ロ、，

Fig4Componentsofthepresentvibrationtestsystem．

Fig5Componentsoftheproposedvib｢ationtestsystem．

Fig.５に示すように従来式と同じ加振機、振輸送振動データをデータベースにサブシナ

動台、制御装置に加え、解析装置とデータベ

リオとして追加し利用することができる。

ースで構成され、供試品の代表的な部位にセ(2)試験要件値の設定市場許容破損確率、ンサーを貼付し、計測された振動応答が解析

製品耐久性の変動係数、試料数、危険率を装置に伝送される。解析装置では、計測デー

入力（あるいは選択）すると、安全係数、

タならびにデータベースに基づく加振条件の試験許容破損確率が算出される。

計算が行われ、制御装置にその加振条件を伝3.2.2予備試験

送する仕組みになっている。その他、解析装(1)振動応答の計測

置では計測データのモニタリングも行われ、供試品の主要部位にセンサーを貼付し、蓄積疲労速度の変化などの条件が満たされる市場で想定されるすべての振動（サプシナと試験担当者へのアラームが発信され、そのリ）に対する応答波を計測する。それぞれときの振動条件などが自動的に記録されるよのPSD、蓄積疲労速度、蓄積疲労を算出し、うになっている。

解析・検討用のデータとして記録しておく。
(2)市場蓄積疲労の算出

３．２試験の基本手順

各サブシナリオに対する蓄積疲労に基づ

ここで提案する試験は、試験仕様の設定、き、輸送シナリオの論理演算式にしたがっ

予備試験、本試験の三段階に分かれ、各段階での基本的な手順を以下に示す。

て市場蓄積疲労を算出する。

(3)試験蓄積疲労の算出

3.2.1試験仕様の設定

市場蓄積疲労に安全係数を乗じ試験蓄積(1)輸送シナリオの作成予めデータベース

疲労を算出する。

上に作成したいくつかの輸送シナリオの中

3.2.2本試験から、対象とする供試品の要件に最も近い(1)試験時間と許容増幅率の設定

輸送シナリオを選択する。ただし、輸送シ試験業務の効率も考慮の上、希望試験時

ナリオを構成するサブシナリオの追加・修間を設定する。一方、試験時間短縮により正も可能であり、さらに、独自で計測した試験精度が大幅に低下しないよう許容増幅－４９－蒜赫疲労評jilii型振』i'試験システムの提案率も設定しておく。

解できる必要がある。しかし、現状の試験報(2)入力振動の決定

告書では、基本データとして、加振時間と振設定試験時間で試験が終了するように入動台のＰＳＤ、損傷の有無が記されているだけ

力振動を自動制御により調整し、そのときの場合が多く、第三者がその結果に基づき、の増幅率が許容値を超えないことを確認す

破損事故発生の原因分析や、試験条件見直しる。ただし、増幅率が許容値を超える場合、の判断基準とすることは難しい。たとえば、許容範囲内となるように入力振動が自動制

現在の輸送ルートに対してその試験条件が妥御される。この場合、各部位の必要試験時

当な厳しさなのか、また、安全性はどのレベ

間は試験蓄積疲労の蓄積疲労速度に対するルで保証されているのか、について判断でき

商として算出される。すべての部位についない。そこで、提案法では、従来どおりの基て必要時間加振されるよう、その最大値を本データの記載に加え、試験条件の導出根拠

最終的な試験時間とする。試験担当者が試となる輸送シナリオや市場許容破損確率など

験時間の最終確認を行うことにより入力振を記載する。また、供試品各部位の各サブシ動が最終的に決定される。決定した加振条

ナリオに対する振動応答、ＰＳＤ、蓄積疲労速

件および増幅率を記録しておく。

度、蓄積疲労などを解析．検討用データとし(3)蓄積疲労速度のモニタリングて記載する。これにより、破損事故発生時の各部位の蓄積疲労速度をモニタリング

原因分析、包装仕様の変更時の改良指針の検し、設定値よりも大幅に変化した場合、そ討などにデータが活用できる。以下、試験報の時刻（経過時間)、ならびに、その時点

告書へ記載可能な事項を整理する。

の蓄積疲労、応答波、ＰＳＤを記録する。

3.3.1基本データ「入力振動パワースペクトル密度（PSD)」(4)試験の終了

設定した試験時間が経過した時点で試験終｢加振時間」「破損発生の有無｣、「(破損発生了となり、すべての部位について最終的な蓄時）破損部位および破損の状況」を報告書に

積疲労、応答波、PSD、蓄積疲労速度を記録記減する。以上は従来の報告書と同じ書式でする。そして、供試品の損傷の有無についてあり、これまでに蓄積された試験データとの確認した後、最終的な合否判定を下す。

比較が可能である。

3.3.2試験条件導出根拠設定した輸送シナリオを構成する全サブシ

3.3試験報告書への必要記戟事項
通常、試験結果は報告書としてまとめられ、

ナリオおよびその構造について記載する。ま

製品出荷を承認する資料として用いられる。

た、安全保証のレベルを表す「市場許容破損

そして、その後も保管され、破損事故発生時確率」「安全係数｣、そして、合否判定に関すや試験条件見直し時の参考資料として活用さる「危険率」について記載する。さらに、安れる。したがって、第三者が報告書を見て、全係数の導出に用いた「製品耐久性に関する

客観的に試験方法の妥当性が判断でき、かつ、変動係数」「試験許容破損確率」も記載する。

その結果から安全性に関する保証レベルが理

また、試験許容破損確率の導出に用いた「試－５０－日本包装学会誌ＶＤＬ１６」VOJ（2p0万料数｣、蓄積疲労の算出に必要な「加速係数｣、

らに、それらの提案法を採用した新システム

試験時間短縮の限界を規定する「許容増幅率」の一例として、その構成および手順についてについても記載しておく。

例示した。最後に、新システムにより作成で3.3.3解析・検討用データ

きる試験報告書の記載事項について整理する

本試験終了時点の各部位の「蓄積疲労」とことにより、従来法に比べて評価精度が向上｢試験蓄積疲労」を記載する。試験蓄積疲労する可能性を示しただけでなく、第三者からは試験で供試品に負荷する必要最小な蓄積疲

見て試験条件の導出根拠がわかりやすくな

労であり、実際に負荷した蓄積疲労との差異

り、かつ、振動耐久`性に関する解析・検討用が確認できる。この差異は振動伝達の非線形のデータが取得できることを示した。

性に由来し、その強弱を意味する。また、試験蓄積疲労よりも大きな蓄積疲労が負荷され＜参考文献＞た部位に関しては、設定以上の安全係数が設

ＤＪＩＳＺＯ２３２包装貨物一振動試験方法

定されたことになり、その部位に損傷がない

2）ASTMD4728-O1StandardTestMethod

場合、設定以上の高い安全性水準が保障されfOrRandomVibrationTestingofShipping

る。さらに、サブシナリオについての各部位

Containersの振動応答、ＰＳＤ、蓄積疲労速度、蓄積疲労

3）長谷川、包装学会誌、１３(2)、７１（2004）を記載する。これらのデータは、輸送経路の

4）阿部忠嗣、包装学会誌、１３(2)、９１（2004）

見直しや、包装仕様の変更指針などの参考デ

5）河野澄夫、岩元睦夫、食糧_その科学とータとして活用できる。また、蓄積疲労速度

技術一、２８，１（1989）の大きな変化が記録された場合、その時点の6）中嶋隆勝、津田和城、寺岸義春、高田利｢蓄積疲労」「蓄積疲労速度」を記載しておく。

夫、（大阪府)、特願2003-424895,特開

これにより、当該蓄積疲労を超えると、その2005181195

振動伝達経路に変化が生じ、蓄積疲労速度が

7）中嶋隆勝、津田和城、酒井善治、上野和増加する場合はそれ以降損傷が発生しやすく

良、白星政和、川田浩二、山内佳門、（大なることがわかる。

阪府、１ＭV株式会社)、特願2006116890

8）たとえば、市川昌弘、モ構造信頼性工学ﾓ、4．結論

海文堂出版、ｐ､9６（1988）
9）津田和城、中嶋隆勝、包装学会誌、１４(1)、

新機能を搭赦した高精度振動試験システムの開発をめざし、非線形対応型の蓄積疲労に

３５（2005）

10）津田和城、中嶋隆勝、包装学会誌、１４

よる評価法、論理演算式で表現された輸送シ
ナリオ、市場許容破損確率に応じた安全係数(3)、１８１（2005）

11）津田和城、中嶋隆勝、斎藤勝彦、日本航算出法、許容増幅率を考慮した試験条件自動海学会論文集、（114)、２０１（2005）

導出法、ならびに蓄積疲労速度モニタリング（原稿受付2006年７月18日）

による破損発生時点の推定法を提案した。ざ

（審査受理2006年９月27日）－５１－