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鋼構造物の長寿命化を実現するための新しい疲労損傷検査計画立案手法の構築

开发新的疲劳损伤检测计划方法以延长钢结构的寿命

基本信息

批准号：
03F03056
负责人：
豊貞雅宏
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F03056/
关键词：
疲労損傷寿命評価荷重成分同定最適化

项目摘要

疲労損傷を事前に検知して適切な補修を行うことは構造物の安全上極めて重要であり,できる限り少ない検査回数で済む検査計画立案手法の構築が必要である。このためには,実働荷重下における対象構造物中の疲労き裂成長曲線を定量的に推定することが必要となるが,複数の荷重成分が重畳して作用する上に,各々の荷重成分の寄与割合を事前に把握することが困難なため,き裂成長曲線を決定論的に推定することが出来ない。そこで本研究では,この荷重成分の重畳割合を,(i)疲労き裂成長シミュレーション,(ii)適切な最適解探索手法,(iii)き裂観測結果(定期点検結果)から推定し,対象構造物の全寿命を供用期間の出来るだけ早期に推定する手法の構築を目指した。研究最終年度である本年度は,複数の目的関数,制約条件下で従来の遺伝的アルゴリズム手法による最適化より,高速かつ収束性の良い解をえるために,実数型遺伝子を導入すると共に収束アルゴリズムを改良することで,より高性能な最適解探索手法を構築した。また,文献調査により,大型鋼構造物中で成長する疲労き裂は,無き裂状態の弾性FEM解析から得られる最大主応力直角方向と同じ経路をたどる事を確認し,それぞれの荷重成分が単独で作用する場合の応力分布を適宜組み合わせ,各々の状態における主応力方向を求めることでき裂伝播経路を推定し,観測によられたき裂伝播経路と一致する荷重成分の割合を推定できる事を検証した。この時,あらかじめ予測される荷重成分の組み合わせは無数に存在するため,本研究で導出した最適解探索手法を利用した。すなわち,損傷実績であるき裂伝播経路の観察結果より,研究の大きな目標であった作用荷重成分間の割合の同定が可能となった。以上の結果,研究代表者がこれまでに構築してきた疲労き裂成長シミュレーションを適用すれば,損傷事故解析を従来以上に定量的に行う事が可能となったので,従来の手法では無視されていた,荷重履歴を考慮してき裂成長曲線を設定する手法を構築した。

Damage detection in advance, appropriate repair, safety of structures is extremely important, and the number of inspections is limited. Inspection plan filing methods are necessary. The quantitative estimation of fatigue crack growth curve in the object under load is necessary, and the determination of crack growth curve is difficult. In this study, we focus on: (i) fatigue crack growth model,(ii) appropriate optimization method,(iii) crack test results (periodic point test results), and (iv) early estimation method for the lifetime of an image structure. The final year of the study is this year, with a number of objectives, constraints, and future genetic resources optimization techniques, high-speed convergence, and good solution, and the introduction of digital genetic resources into the common convergence, improvement, and high-performance optimal solution exploration techniques. In addition, literature investigation shows that the stress distribution of large steel structures under the condition of fatigue crack or crack free growth is suitable for the combination of stress distribution and crack propagation path estimation. The test results show that the load components are consistent with each other. At this time, there are countless combinations of predicted load components, and this research will derive and utilize the optimal solution exploration method. The results of the investigation of the crack propagation path show that it is possible to divide and combine the components of the acting load for the purpose of research. The above results are applicable to the construction of crack growth curve, and the analysis of damage is applicable to the construction of crack growth curve.