评价指标设定方法及其程序.pdf

1、10申请公布号CN102016303A43申请公布日20110413CN102016303ACN102016303A21申请号200880128871422申请日20081003F03D11/0420060171申请人三菱重工业株式会社地址日本东京都72发明人中山伸多田益男74专利代理机构中原信达知识产权代理有限责任公司11219代理人高培培车文54发明名称评价指标设定方法及其程序57摘要本发明的目的在于适当评价使用风车所需要的疲劳强度并且设定更切合实际的适当的评价指标。提供评价指标设定方法，包括第一工序，求出在规定的运转条件下进行运转时作用在风车的评价对象部位上的载荷时序数据，根据该载荷时序

2、数据求出应力时序数据；以及第二工序，在将基于所述应力时序数据的应力在补偿使用期间施加于所述评价对象部位的情况下，求出该评价对象部位为了维持规定的强度所需要的最低限度的破坏韧性值，基于该破坏韧性值决定作为指标的要求破坏韧性值。85PCT申请进入国家阶段日2010102786PCT申请的申请数据PCT/JP2008/0680282008100387PCT申请的公布数据WO2010/038305JA2010040851INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图6页CN102016313A1/1页21一种评价指标设定方法，包括第一工序，求出在规定的运转条件下

3、进行运转时作用在风车的评价对象部位上的载荷时序数据，根据该载荷时序数据求出应力时序数据；以及第二工序，在将基于所述应力时序数据的应力在补偿使用期间施加于所述评价对象部位的情况下，求出该评价对象部位为了维持规定的强度所需要的最低限度的破坏韧性值，基于该破坏韧性值决定作为指标的要求破坏韧性值。2如权利要求1所述的评价指标设定方法，其中，所述第二工序包括设定在所述评价对象部位产生的初始缺陷的尺寸的工序；推测在该评价对象部位上作用了基于所述应力时序数据的应力的情况下经过了所述补偿使用期间后的该初始缺陷的尺寸的工序；以及求出对于经过所述补偿期间后的缺陷即使作用了所述应力时序数据中的最大应力也没有发生破坏

4、的最低限度的破坏韧性值，基于该破坏韧性值决定所述要求破坏韧性值的工序。3如权利要求1或2所述的评价指标设定方法，还包括将所述要求破坏韧性值变换为要求夏比冲击值的第三工序。4一种评价指标设定方法，其中，所述第三工序包括取得所述评价对象部位所使用的构件的温度夏比冲击值特性的工序；将在所述温度夏比冲击值特性中相对于最大夏比冲击值表示规定比例的夏比冲击值的温度确定作为指定温度的工序；生成在所述温度夏比冲击值特性中使所述温度成为相对温度的相对温度夏比冲击值特性的工序，该相对温度是从所述温度减去所述指定温度得到的温度；取得所述构件的温度破坏韧性值特性的工序；将在所述温度破坏韧性值特性中相对于最大破坏韧性值

5、表示所述规定比例的破坏韧性值的温度确定作为指定温度的工序；生成在所述温度破坏韧性值特性中使所述温度成为相对温度的相对温度破坏韧性值特性的工序，该相对温度为从所述温度减去所述指定温度得到的温度；以及根据所述相对温度破坏韧性值特性求出与所述要求破坏韧性值对应的相对温度值，并根据所述相对温度夏比冲击值特性取得与该相对温度值对应的夏比冲击值的工序。5一种评价指标设定程序，用于使计算机执行下述处理第一处理，求出在规定的运转条件下进行运转时作用在风车的评价对象部位上的载荷时序数据，根据该载荷时序数据求出应力时序数据；以及第二处理，在将基于所述应力时序数据的应力在补偿使用期间施加于所述评价对象部位的情况下，

6、求出该评价对象部位为了维持规定的强度所需要的最低限度的破坏韧性值，基于该破坏韧性值决定作为指标的要求破坏韧性值。权利要求书CN102016303ACN102016313A1/5页3评价指标设定方法及其程序技术领域0001本发明涉及用于对适当评价风力所使用的构件的耐久性的评价指标进行设定的评价指标设定方法及其程序。背景技术0002在制造风车时，需要从强度、耐久性方面评价风车所使用的钢铁材料是否满足规定的评价标准。往往使用夏比CHARPY冲击值作为所述评价标准。该评价标准为，通过在某一温度环境化下判断风车所使用的钢铁材料的夏比冲击值是否满足规定的评价指标来进行评价。0003专利文献1JP特开200

7、688184号公报。发明内容0004但是，使用上述夏比冲击值的评价标准不是考虑风车实际所处的力学运转环境和温度等而决定的，所以结果要求耐久性超过实际上需要的耐久性。因而，难以获得满足这样的夏比冲击值的钢铁材料，几乎全部材料都判断为不适当，从而担心有可能引起制造延迟或成本增加。因此，要求设立更切合实际的适当的评价规定。0005本发明的目的在于提供一种评价指标设定方法及其程序，所述评价指标设定方法能够适当评价在使用风车方面需要的疲劳强度，并能够设定更切合实际的适当的评价指标。0006本发明的第一方式提供评价指标设定方法，包括第一工序，求出在规定的运转条件下进行运转时作用在风车的评价对象部位上的载荷

8、时序数据，根据该载荷时序数据求出应力时序数据；以及第二工序，在将基于所述应力时序数据的应力在补偿使用期间施加于所述评价对象部位的情况下，求出为了使该评价对象部位不发生脆性破坏所需的最低限度的破坏韧性值，基于该破坏韧性值决定作为指标的要求破坏韧性值。0007根据本发明，考虑风车的运转条件，求出在该运转条件下坚持补偿使用期间所需要的最小的破坏韧性值，基于该破坏韧性值决定作为指标的要求破坏韧性值，因而能够设定反映了风车使用状况的适当的评价指标。0008在上述评价指标设定方法中，所述第二工序可以包括设定在所述评价对象部位产生的初始缺陷的尺寸的工序；推测在该评价对象部位上作用了基于所述应力时序数据的应力

9、的情况下经过了所述补偿使用期间后的该初始缺陷的尺寸的工序；以及求出对于经过所述补偿期间后的缺陷即使在作用了所述应力时序数据中的最大应力的情况下也没有发生破坏的最低限度的破坏韧性值，基于该破坏韧性值决定所述要求破坏韧性值的工序。0009假设使用风车时最严峻的周边环境，求出在该周边环境下坚持补偿使用期间所需要的最低限度的破坏韧性值，基于该破坏韧性值决定作为指标的要求破坏韧性值，因而能够设定从疲劳强度的角度来看充分且不过度的适当的评价指标。说明书CN102016303ACN102016313A2/5页40010在上述评价指标设定方法中，还可以包括将所述要求破坏韧性值变换为要求夏比冲击值的第三工序。0

10、011上述韧性破坏检查具有因该试验复杂而不易进行检查的缺点。另一方面，能够比较容易地进行夏比冲击值的评价检查。因而，通过规定相当于要求破坏韧性值的要求夏比冲击值作为评价检查的指标，能够容易地进行评价检查。0012在上述评价指标设定方法中，所述第三工序可以包括取得所述评价对象部位所使用的构件的温度夏比冲击值特性的工序；将在所述温度夏比冲击值特性中相对于最大夏比冲击值表示规定比例的夏比冲击值的温度确定作为指定温度的工序；生成在所述温度夏比冲击值特性中使所述温度成为相对温度的相对温度夏比冲击值特性的工序，该相对温度是从所述温度减去所述指定温度得到的温度；取得所述构件的温度破坏韧性值特性的工序；将在所

11、述温度破坏韧性值特性中相对于最大破坏韧性值表示所述规定比例的破坏韧性值的温度确定作为指定温度的工序；生成在所述温度破坏韧性值特性中使所述温度成为相对温度的相对温度破坏韧性值特性的工序，该相对温度为从所述温度减去所述指定温度得到的温度；以及根据所述相对温度破坏韧性值特性求出与所述要求破坏韧性值对应的相对温度值，并根据所述相对温度夏比冲击值特性取得与该相对温度值对应的夏比冲击值的工序。0013这样，通过求出使温度参数为相对温度的相对温度夏比冲击值特性和相对温度破坏韧性值特性，能够将具有偏差的多个构件的特性表现为大致表示相同趋势的特性。由此，能够容易地将破坏韧性值和夏比冲击值关联起来。0014本发明

12、的第二方式提供用于使计算机执行下述处理的评价指标设定程序第一处理，求出在规定的运转条件下进行运转时作用在风车的评价对象部位上的载荷时序数据，根据该载荷时序数据求出应力时序数据；以及第二处理，在将基于所述应力时序数据的应力在补偿使用期间施加于所述评价对象部位的情况下，求出该评价对象部位为了维持规定的强度所需要的最低限度的破坏韧性值，基于该破坏韧性值决定作为指标的要求破坏韧性值。0015根据本发明，能够起到如下的效果，即，能够适当决定使用风车所需要的耐久性，能够设定更切合实际的适当的评价规定。附图说明0016图1是表示通常的风车的概略结构的图。0017图2是表示本发明的一个实施方式的评价指标设定方

13、法的顺序的流程图。0018图3是表示将破坏韧性值变换为夏比冲击值的顺序的流程图。0019图4是表示温度夏比冲击值特性的一个例子的图。0020图5是表示相对温度夏比冲击值特性的一个例子的图。0021图6是表示温度破坏韧性值特性的一个例子的图。0022图7是表示相对温度破坏韧性值特性的一个例子的图。0023图8是表示图5所示的相对温度夏比冲击值特性的平均特性的图。0024附图标记的说明00251风车说明书CN102016303ACN102016313A3/5页5002611叶片002712机舱002813转子头002914支柱具体实施方式0030下面参照附图对本发明的评价指标设定方法及其程序的一个

14、实施方式进行说明。0031图1是表示通常的风车的概略结构的框图。0032如图1所示，风车1具有3个叶片11、机舱12、将3个叶片11安装在机舱12上的转子头13和支撑机舱12的支柱14。此外，在本实施方式中例示了具有3个叶片11的情况，但叶片的数量未特别限制。0033下面，参照图2，对在制造风车1时用于从疲劳强度的角度选定适当的钢铁材料的评价指标设定方法进行说明。图2是表示本实施方式的评价指标设定方法的顺序的流程图。此外，为了便于下面的说明，以对机舱12所使用的钢铁材料的评价指标进行设定的情况为例进行说明。0034首先，求出在规定的运转条件下进行运转时作用在风车1的评价对象部位本实施方式中为机

15、舱上的载荷时序数据，根据该载荷时序数据求出应力时序数据。0035具体地说，首先设定风车1运转时的运转条件图2中的步骤SA1。运转条件根据风车1设置的地域等有所不同，例如根据温度、空气密度等参数来设定。例如，作为参数为温度时的运转条件，能够列举如下的一个例子，即，在4030之间进行预热运转，在30以上转为进行通常的运转等。0036接着，在使风车1以步骤SA1设定的运转条件运转时，推测作用在评价对象部位上的载荷而生成载荷时序数据，再根据该载荷时序数据生成应力时序数据步骤SA2。0037应力时序数据也可以使用称为影响系数法的方法来推测，所述影响系数法是预先求出在上述评价对象部位上每单位载荷作用时的应

16、力，并将该应力乘以载荷时序数据从而求出应力时序数据。0038然后，将基于在步骤SA2生成的应力时序数据的应力在补偿使用期间例如20年施加于评价对象部位，在这种情况下求出该评价对象部位为了维持规定的强度需要的最低限度的要求破坏韧性值。0039具体地说，首先规定在评价对象部位产生的初始缺陷尺寸步骤SA3。例如，在建造风车1时，需要购入钢铁材料，但在该钢铁材料上可能产生了小的伤痕或裂缝。通常在各钢铁材料的说明书上明确记载了该钢铁材料所允许的缺陷尺寸，因而采用该允许尺寸作为初始缺陷尺寸。0040接着，对在该评价对象部位作用了基于在步骤SA2生成的应力时序数据的应力的情况下经过了补偿使用期间后的该初始缺

17、陷的尺寸进行推测步骤SA4。即，通过疲劳断裂传播解析来推测在评价对象部位上持续施加了基于应力时序数据的应力的情况下，规定为初始缺陷的缺陷成长到了什么程度。说明书CN102016303ACN102016313A4/5页60041然后，从在步骤SA2推测的应力时序数据中选择最大应力，根据该最大应力和成长后的缺陷尺寸推测应力扩大系数等力学参数步骤SA5，通过将该力学参数加上规定的裕度余量来设定要求破坏韧性值步骤SA6。0042这样，从耐久性的角度出发假设最严峻的力学环境，求出为了在该环境下不发生破坏所需要的最小的破坏韧性值，基于该破坏韧性值决定要求破坏韧性值，因而能够设定在可予想的范畴内足以可靠地坚

18、持补偿使用年数且不过度的适当的评价指标。0043若这样决定了要求破坏韧性值，则接着将该要求破坏韧性值变换为夏比冲击值步骤SA7。0044在从耐久性方面选择钢铁材料时，若将作为耐久性指标的值确定为破坏韧性值，则需要对列举出作为选择候补的全部钢铁材料都进行破坏韧性试验，评价是否满足上述要求破坏韧性值。破坏韧性试验具有因该试验复杂而不易进行的缺点。因而，不希望提出这样的破坏韧性值作为指标。另一方面，能够比较容易地进行夏比冲击值的评价检查。因而，求出相当于要求破坏韧性值的夏比冲击值，将评价指标决定为夏比冲击值，从而能够容易地评价钢铁材料。0045但是，在将破坏韧性值变换为夏比冲击值时，对于破坏韧性试验

19、和用于获得夏比冲击值的评价试验，试验片的大小和试验时的环境温度完全不同。例如，列举某一钢铁材料为例，破坏韧性试验在96160的温度范围内进行，相对于此，夏比冲击试验在040的温度范围进行。这样，因为温度范围相差很大，所以难以将破坏韧性值与夏比冲击值直接关联起来。另外，即使是相同的钢铁材料，因制造的时期批次、成分、制造厂商、制造时的周边条件等各种原因，也存在夏比冲击值、破坏韧性值的偏差大的问题。因此，在本实施方式中考虑了能够克服这样的温度范围的差异、固体的偏差等而易于变换的方法。0046下面，参照图3，说明将破坏韧性值变换为夏比冲击值的顺序。0047首先，取得作为评价对象的多个评价构件的温度夏比

20、冲击值特性图3中的步骤SB1。在图4中示出了评价构件A、B的温度夏比冲击值特性的一个例子。在图4中，横轴为温度T，纵轴为夏比冲击值EV。所说的夏比冲击值EV为直到该构件被破坏为止构件吸收的能量。另外，评价构件A、B都是评价对象部位所使用的相同的钢铁例如合金，但制造厂商、批次等不同。0048接着，分别将在评价构件A、B的温度夏比冲击值特性中相对于最大夏比冲击值表示规定比例例如50的夏比冲击值的温度确定作为指定温度VTRE步骤SB2。0049接着，生成使温度夏比冲击值特性的横轴成为相对温度TVTRE的相对温度夏比冲击值特性，该相对温度TVTRE为从温度T减去指定温度VTRE得到的温度步骤SB3。0

21、050图5示出了相对温度夏比冲击值特性。在图5中，横轴为相对温度TVTRE，纵轴为夏比冲击值EV。如图5所示，通过使横轴为相对温度TVTRE，能够使图4中具有偏差而表示的各评价对象A、B的特性表现为表示相同趋势的特性。另外，通过求出评价构件A、B的平均特性，能够将该合金的相对温度夏比冲击值特性作为一条曲线获得。0051接着，取得同一评价构件A、B的温度破坏韧性值特性步骤SB4。图6示说明书CN102016303ACN102016313A5/5页7出了评价构件A、B的温度破坏韧性值特性的一个例子。在图6中，横轴为温度的倒数1/T，纵轴为破坏韧性值KIC。0052然后，分别将在评价构件A、B的温度

22、破坏韧性值特性中相对于最大破坏韧性值表示规定比例例如50的破坏韧性值的温度确定为指定温度VTRE步骤SB5。0053然后，使温度破坏韧性值特性的横轴成为从温度T减去指定温度VTRE得到的相对温度TVTRE，生成相对温度破坏韧性值特性步骤SB6。图7示出了相对温度破坏韧性值特性。在图7中，横轴为相对温度的倒数1/TVTRE，纵轴为破坏韧性值KIC。如图7所示，通过使横轴为相对温度的倒数1/TVTRE，能够使图6中具有偏差而表示的各评价构件A、B的特性表现为表示相同趋势的特性。在此，在图7中示出取得了评价构件A、B各自的相对温度破坏韧性值特性的平均的平均特性。0054然后，确定在图7所示的评价构件

23、A、B的平均特性中与要求破坏韧性值KICMAX对应的相对温度的倒数，根据该相对温度的倒数求出相对温度，进而根据图8所示的相对温度夏比冲击值特性的平均特性取得与该相对温度对应的夏比冲击值EVMAX。由此，能够获得相当于要求破坏韧性值的要求夏比冲击值。0055然后，在实际对构件进行评价检查时，通过判断作为检查对象的构件的夏比冲击值是否满足要求夏比冲击值EVMAX，能够容易地对作为检查对象的构件进行耐久性评价。0056此外，上述评价指标设定方法也可以通过由计算机执行存储在存储介质上的程序来实现。在这种情况下，例如将关于上述的评价指标设定的一系列处理过程作为评价指标设定程序存储在计算机能够读取的存储介

24、质中，通过由计算机读出并执行该程序，进行上述的处理。在此，所说的计算机能够读取的存储介质是指磁盘、光盘、CDROM、DVDROM、半导体存储器等。另外，也可以将该计算机程序通过通信线路发送至计算机，由接收了该发送信息的计算机执行该程序。0057如上述所说明的，根据本实施方式的评价指标设定方法及其程序，考虑风车的运转条件，求出在该运转条件下坚持补偿使用期间所需要的最小的破坏韧性值，基于该破坏韧性值决定作为指标的要求破坏韧性值，因而能够设定反映了风车使用状况的适当的评价指标。0058以上，参照附图详细说明了本发明的实施方式，但具体结构不限于该实施方式，也包括在不脱离本发明的宗旨的范围内的设计变更等。说明书CN102016303ACN102016313A1/6页8图1说明书附图CN102016303ACN102016313A2/6页9图2说明书附图CN102016303ACN102016313A3/6页10图3说明书附图CN102016303ACN102016313A4/6页11图4图5说明书附图CN102016303ACN102016313A5/6页12图6图7说明书附图CN102016303ACN102016313A6/6页13图8说明书附图CN102016303A