部件的破坏评价装置、部件的破坏评价方法及计算机程序的制作方法
【专利摘要】本发明提供部件的破坏评价装置、部件的破坏评价方法以及计算机程序。作为夹杂物尺寸(√area)的分布函数按照广义帕累托分布的情况，在以包含一个夹杂物的方式均等地划分机械部件的区域的具有虚拟单位体积(V0)的虚拟单元的各个中，导出作用应力的应力振幅(σp)超过疲劳强度的应力振幅(σw)的概率(虚拟单元的疲劳强度超过概率(pV0))。并且，根据该疲劳强度超过概率(pV0)，在至少一个虚拟单元中导出作用应力的应力振幅(σp)超过疲劳强度的应力振幅(σw)的概率(机械部件的疲劳强度超过概率(pfV))。
【专利说明】部件的破坏评价装置、部件的破坏评价方法及计算机程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及部件的破坏评价装置、部件的破坏评价方法及计算机程序，尤其适合用于对机械部件内部的破坏性能进行评价。
【背景技术】
[0002]在承受高循环负载的高强度钢的机械部件中，需要降低由以夹杂物等内部缺陷为起点的内部疲劳破坏引起的部件的折损故障的风险。在内部疲劳破坏中，可以认为成为其起点的夹杂物的大小、高应力部位的夹杂物的存在概率产生较大影响。以往，对以夹杂物为起点的疲劳极限进行预想的方法被定式化，在均匀的应力下能够预测基于这种推断公式的疲劳极限(参照非专利文献I)。
[0003]但是,至今尚不存在对由于喷丸硬化、剪切应力的影响等而具有复杂的应力分布的弹簧等机械部件的破坏性能进行评价的有效方法。因此，现状是根据基于既存材料的实际成绩的疲劳设计线图等来进行疲劳设计。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2010-256351号公报
[0007]专利文献2:日本特开昭63-194279号公报
[0008]非专利文献
[0009]非专利文献1:村上敬宜著，“金属疲劳微小缺陷和夹杂物的影响”，养贤堂，2008年12月25日，OD版第I版
[0010]非专利文献2:Shimanuki H., ;Effect of InclusionSize on Giga-CycleFatigue Properties of SUJ2, CAMP-1SIJ, (2010), p688.
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
[0012]在非专利文献I所记载的技术中，能够通过求出机械部件的疲劳强度的公式、基于极值统计处理的最大夹杂物尺寸以及最大夹杂物分布的定式化，考虑在均匀的应力下对疲劳破坏现象产生影响的体积效果，来进行机械部件的疲劳设计。但是，在非专利文献I所记载的技术中，无法考虑体积效果(夹杂物的大小、密度的分布)和机械部件内部的应力分布的双方的影响来进行机械部件的疲劳设计。
[0013]此外，根据专利文献I所记载的技术，为了求出原材料的疲劳强度的偏差，需要进行大量的疲劳试验而制作P-S-N曲线，并制作与材料的疲劳强度相关的威布尔图。此外，在专利文献I所记载的技术中，无法(在原材料的疲劳强度的偏差之外地)考虑机械部件的每个位置的材料特性(夹杂物的分布)的差。
[0014]本发明是鉴于以上那样的问题点而进行的，其目的在于能够考虑存在于机械部件内部的夹杂物的分布而对机械部件的破坏性能进行评价。[0015]用于解决课题的手段
[0016]本发明的部件的破坏评价方法为，对机械部件的破坏性能进行评价，其特征在于，具有:夹杂物提取工序，从由与构成上述机械部件的材料为相同种类的材料形成的样品中提取该样品所含的夹杂物；阈值超过夹杂物数量导出工序，根据通过上述夹杂物提取工序提取的夹杂物的尺寸即夹杂物尺寸，导出上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过阈值的夹杂物的数量即阈值超过夹杂物数量；系数导出工序，作为通过上述夹杂物提取工序提取的夹杂物的夹杂物尺寸的分布函数按照广义帕累托分布的情况，根据通过上述夹杂物提取工序提取的夹杂物的夹杂物尺寸、上述阈值超过夹杂物数量以及上述阈值，导出上述广义帕累托分布的系数；虚拟夹杂物比率导出工序，导出虚拟夹杂物比率，该虚拟夹杂物比率是上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过阈值的夹杂物的数量即阈值超过夹杂物数量、与上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过0(零)的夹杂物尺寸的数量即零超过夹杂物数量之比；以及虚拟单位体积导出工序，根据上述阈值超过夹杂物数量、上述虚拟夹杂物比率以及上述样品的体积，导出通过分别包含一个上述夹杂物的多个虚拟单元来均等地划分上述机械部件的情况下的该虚拟单元的体积即虚拟单位体积；通过具有由上述虚拟单位体积导出工序导出的虚拟单位体积的虚拟单元的单位来导出对上述机械部件的破坏性能进行评价的指标，使用导出的指标对上述机械部件的破坏性能进行评价。
[0017]本发明的部件的破坏评价装置为，对机械部件的破坏性能进行评价，其特征在于，具有:阈值超过夹杂物数量导出构件，根据从由与构成上述机械部件的材料为相同种类的材料形成的样品中提取的夹杂物的尺寸即夹杂物尺寸，导出上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过阈值的夹杂物的数量即阈值超过夹杂物数量；系数导出构件，作为上述提取的夹杂物的夹杂物尺寸的分布函数按照广义帕累托分布的情况，根据上述提取的夹杂物的夹杂物尺寸、上述阈值超过夹杂物数量以及上述阈值，导出上述广义帕累托分布的系数；虚拟夹杂物比率导出构件，导出虚拟夹杂物比率，该虚拟夹杂物比率是上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过阈值的夹杂物的数量即阈值超过夹杂物数量、与上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过0(零)的夹杂物尺寸的数量即零超过夹杂物数量之比；以及虚拟单位体积导出构件，根据上述阈值超过夹杂物数量、上述虚拟夹杂物比率以及上述样品的体积，导出通过分别包含一个上述夹杂物的多个虚拟单元来均等地划分上述机械部件的情况下的该虚拟单元的体积即虚拟单位体积；通过具有由上述虚拟单位体积导出构件导出的虚拟单位体积的虚拟单元的单位来导出对上述机械部件的破坏性能进行评价的指标，使用导出的指标对上述机械部件的破坏性能进行评价。
[0018]本发明的计算机程序为，用于使计算机执行对机械部件的破坏性能进行评价，其特征在于，使计算机执行:阈值超过夹杂物数量导出工序，根据从由与构成上述机械部件的材料为相同种类的材料形成的样品中提取的夹杂物的尺寸即夹杂物尺寸，导出上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过阈值的夹杂物的数量即阈值超过夹杂物数量；系数导出工序，作为上述提取的夹杂物的夹杂物尺寸的分布函数按照广义帕累托分布的情况，根据上述提取的夹杂物的夹杂物尺寸、上述阈值超过夹杂物数量以及上述阈值，导出上述广义帕累托分布的系数；虚拟夹杂物比率导出工序，导出虚拟夹杂物比率，该虚拟夹杂物比率是上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过阈值的夹杂物的数量即阈值超过夹杂物数量、与上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过0(零)的夹杂物尺寸的数量即零超过夹杂物数量之比；以及虚拟单位体积导出工序，根据上述阈值超过夹杂物数量、上述虚拟夹杂物比率以及上述样品的体积，导出通过分别包含一个上述夹杂物的多个虚拟单元来均等地划分上述机械部件的情况下的该虚拟单元的体积即虚拟单位体积；通过具有由上述虚拟单位体积导出工序导出的虚拟单位体积的虚拟单元的单位来导出对上述机械部件的破坏性能进行评价的指标，使用导出的指标对上述机械部件的破坏性能进行评价。
[0019]发明的效果
[0020]根据本发明，作为夹杂物尺寸的分布函数按照广义帕累托分布的情况，通过分别包含一个夹杂物的多个虚拟单元来均等地分割机械部件。并且，通过各个虚拟单元的单位来导出对机械部件的破坏性能进行评价的指标，使用导出的指标对机械部件的破坏性能进行评价。因此，能够考虑存在于机械部件的内部的夹杂物的分布而对机械部件的破坏性能进行评价。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是表示部件的疲劳破坏评价装置的硬件构成的一例的图。
[0022]图2是表示部件的疲劳破坏评价装置的功能性构成的一例的图。
[0023]图3是概念地表示虚拟单元的虚拟单位体积的图。
[0024]图4是概念地表示夹杂物尺寸的密度函数的一例的图。
[0025]图5是概念地表示虚拟单元的一例的图。
[0026]图6是概念地表示通过虚拟单元划分的机械部件的概观的图。
[0027]图7A是概念地表示夹杂物尺寸相对较大的情况下的作用应力的应力振幅以及疲劳强度的应力振幅与机械部件的位置之间的关系的一例的图。
[0028]图7B是概念地表示夹杂物尺寸V area相对为中等程度的情况下的作用应力的应力振幅以及疲劳强度的应力振幅与机械部件的位置之间的关系的一例的图。
[0029]图7C是概念地表示夹杂物尺寸V area相对较小的情况下的作用应力的应力振幅以及疲劳强度的应力振幅与机械部件的位置之间的关系的一例的图。
[0030]图8是概念地表示虚拟单元中的夹杂物存在概率与夹杂物尺寸之间的关系的一例的图。
[0031]图9是对部件的疲劳破坏评价装置的动作流程的一例进行说明的流程图。
[0032]图10是表示离螺旋弹簧的线材表面的距离(深度)与螺旋弹簧的残余应力的应力振幅之间的关系的图。
[0033]图11是概念地表示对螺旋弹簧设定的虚拟单元的(一部分)的图。
[0034]图12是表示材料A、B的螺旋弹簧的疲劳强度超过概率、各螺旋弹簧的实验结果(5亿次疲劳破坏概率)的图。
[0035]图13是表示离圆棒试验片的表面的距离(深度)与圆棒试验片的残余应力的应力振幅之间的关系的图。
【具体实施方式】
[0036]在对本发明的实施方式进行说明之前，对能够想到本发明的实施方式的背景进行说明。
[0037]关于高强度钢的以内部所含的夹杂物为起点的内部疲劳破坏，已知即使未发现所谓的疲劳极限、而在长寿命范围内疲劳强度也逐渐降低的情况。但是，其斜度极小，本发明人通过实验也确认了即便是相同程度尺寸的夹杂物、寿命也会存在1000倍以上的不同。即，表示这种材料的疲劳设计不按照寿命而按照疲劳强度来进行设计是合理的(参照非专利文献2) O
[0038]此外，在产生内部疲劳那样较高的应力振幅作用于高强度钢的情况下，当一旦产生裂纹时，应力强度因子急剧地变大。因此，在高强度钢中，裂纹发展速度较快，裂纹急速发展而产生疲劳破坏。因此，在用高强度钢制作弹簧等截面较小的机械部件的情况下，该机械部件的断裂寿命几乎是被疲劳裂纹的产生寿命支配。
[0039]近年来，为了防止内部疲劳破坏，而使存在于高强度钢内部的夹杂物的大小、数量减小。因而，难以对这种材料内部的夹杂物进行检测。但是，通过将某种程度体积的材料溶解于电解液中而仅提取夹杂物的残渣提取法、酸溶解法等方法，能够测定在某种材料的规定的体积中具有阈值以上的尺寸的夹杂物存在何种程度。但是，在这些方法中，能够采取的夹杂物的最小极限尺寸由装置的过滤器的粗细度来决定，无法提取全部夹杂物。不过所幸的是，较小的夹杂物不会导致内部疲劳破坏的问题。因此，仅使用有助于内部疲劳那样较大的夹杂物的分布来对机械部件的疲劳进行评价是有效的。
[0040]此外，由于在表层、内部的处理过程不同，因此还存在根据部位的不同而强度、内部应力等较大地改变的可能性，需要对这些进行考虑地对疲劳破坏进行评价。
[0041]本发明人根据这种见解和条件，发现了对在如以下那样赋予了应力状态(平均应力、反复应力)的情况下超过机械部件的疲劳强度的概率进行定量地计算的方法。通过使用该方法，能够获得用于对用于防止疲劳破坏的有效对策进行决定的方针。
[0042]以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。
[0043]<部件(机械部件)的疲劳破坏评价装置的硬件构成>
[0044]图1是表示部件的疲劳破坏评价装置100的硬件构成的一例的图。部件的疲劳破坏评价装置100用于对机械部件的破坏性能进行评价。
[0045]如图1所示，部件的疲劳破坏评价装置100具有CPU (Central Processing Unit:中央处理单兀)101、ROM (Read Only Memory:只读存储器)102、RAM (Random AccessMemory:随机存取存储器)103、PD (Pointing Device:指不设备)104、HD (Hard Disk:硬盘)105、显示装置106、扬声器107、通信I/F (Interface:接口 ) 108以及系统总线109。
[0046]CPU101总括控制部件的疲劳破坏评价装置100的动作，经由系统总线109对部件的疲劳破坏评价装置100的各构成部(102?108)进行控制。
[0047]R0M102 存储 CPU101 的控制程序即 BIOS (Basic Input/Output System:基本输入输出系统)、操作系统程序(OS)、CPU101执行后述的处理所需要的程序等。
[0048]RAM103作为CPU101的主存储器、工作区等起作用。CPU101在执行处理时，从R0M102向RAM103下载所需要的计算机程序等，从HD105向RAM103下载所需要的信息等，通过执行该计算机程序等、该信息等的处理来实现各种动作。
[0049]PD104例如由鼠标、键盘等形成，构成用于操作者根据需要对部件的疲劳破坏评价装置100进行操作输入的操作输入构件。[0050]HD105构成存储各种信息、数据、文件等的存储构件。
[0051]显示装置106构成根据CPUlOl的控制来显示各种信息、图像的显示构件。
[0052]扬声器107构成根据CPUlOl的控制来输出与各种信息相关的声音的声音输出构件。
[0053]通信I/F108根据CPUlOl的控制来经由网络与外部装置进行各种信息等的通信。
[0054]系统总线109 是用于将 CPU101、R0M102、RAM103、PD104、HD105、显示装置 106、扬声器107以及通信I/F108相互能够通信地连接的总线。
[0055]<部件的疲劳破坏评价装置>
[0056]图2是表示部件的疲劳破坏评价装置100的功能性构成的一例的图。本实施方式的部件的疲劳破坏评价装置100为，根据构成机械部件的材料的夹杂物的分布的调查结果，假定存在于弹簧等一个机械部件的夹杂物的个数，对于该夹杂物的每一个所处的应力状态(平均应力、反复应力)判定是否超过疲劳强度的概率，将其结果进行综合而对作为机械部件整体的疲劳强度超过概率进行计算。
[0057]在图2中，部件的疲劳破坏评价装置100具有夹杂物分布定量化部201、虚拟单元单位体积导出部202、推断疲劳强度导出部203、作用应力振幅导出部204、疲劳强度超过概率导出部205以及疲劳强度超过概率输出部206。
[0058]<夹杂物分布定量化部201 >
[0059]首先，对由与构成成为疲劳强度超过概率的调查对象的机械部件的材料为相同种类的材料形成的样品所含的各个夹杂物的尺寸(夹杂物尺寸V area[ym])进行测定(将样品的体积设为Vs[mm3])。此处，夹杂物尺寸V area被称作所谓的“根表面积(rootarea)”，是取将夹杂物的形状投影于平面的情况下的投影面积(夹杂物的截面积)的平方根(V )的值。但是，在现实中难以正确地求出这种面积，因此并不一定需要如此进行。例如，也可以使夹杂物的形状近似为四边形、椭圆形等简单图形(形状)而根据该图形的代表性尺寸来推断求出夹杂物的投影面积(夹杂物的截面积)，并将该面积的平方根设定为夹杂物尺寸V area。作为具体例，在将夹杂物的形状近似为椭圆形的情况下，也可以简单地将取其长径和短径之积的平方根而得到的值、取长径和短径和η之积的平方根而得到的值设定为夹杂物的投影面积(夹杂物的截面积)的推断值(夹杂物尺寸V area)。
[0060]另外，在本说明书中，V X表示x1/2(x的1/2次方)，例如，V area_表示area_1/2。
[0061]例如，能够使用残渣法来进行这种夹杂物的提取。残渣法是指，在第一铁水溶液中对样品进行电解，将电解后的残渣捕集到网格状的取样袋内，通过淘洗作业除去由非铁金属形成的、夹杂物以外的残渣物，将残留于取样袋内的残渣物转移到磁性皿而进一步进行残渣物的除去之后，进行筛选分离作业。
[0062]另外，如专利文献2等所记载的那样，残渣法为公知技术，因此在此处省略其详细的说明。此外，在此处，以使用残渣法来测定夹杂物的数量的情况为例进行说明。但是，夹杂物提取处理不限定于基于残渣法的处理。例如，也可以使用酸溶解法、显微镜法等其他方法来提取样品所含的夹杂物而对各个夹杂物尺寸V area进行测定。
[0063]夹杂物分布定量化部201基于操作者的操作、与外部装置的通信等，输入并存储样品所含的夹杂物中、通过残渣法等提取的夹杂物的尺寸(夹杂物尺寸V area)的各个信息。另外，在以下的说明中，根据需要将如此获得的夹杂物尺寸V area的信息称作“实测数据”。
[0064]在本实施方式中，通过夹杂物尺寸V area超过阈值u的夹杂物中、夹杂物尺寸
Varea超过X的夹杂物的带条件概率P来表示夹杂物尺寸V area的概率分布。于是,夹杂物尺寸V area的密度函数p由以下的(I)式或(2)式近似地表示。
【权利要求】
1.一种部件的破坏评价方法，对机械部件的破坏性能进行评价，其特征在于， 具有: 夹杂物提取工序，从由与构成上述机械部件的材料为相同种类的材料形成的样品中提取该样品所含的夹杂物； 阈值超过夹杂物数量导出工序，根据通过上述夹杂物提取工序提取的夹杂物的尺寸即夹杂物尺寸，导出上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过阈值的夹杂物的数量即阈值超过夹杂物数量； 系数导出工序，作为通过上述夹杂物提取工序提取的夹杂物的夹杂物尺寸的分布函数按照广义帕累托分布的情况，根据通过上述夹杂物提取工序提取的夹杂物的夹杂物尺寸、上述阈值超过夹杂物数量以及上述阈值，导出上述广义帕累托分布的系数； 虚拟夹杂物比率导出工序，导出虚拟夹杂物比率，该虚拟夹杂物比率是上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过阈值的夹杂物的数量即阈值超过夹杂物数量、与上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过0(零)的夹杂物尺寸的数量即零超过夹杂物数量之比；以及 虚拟单位体积导出工序，根据上述阈值超过夹杂物数量、上述虚拟夹杂物比率以及上述样品的体积，导出通过分别包含一个上述夹杂物的多个虚拟单元来均等地划分上述机械部件的情况下的该虚拟单元的体积即虚拟单位体积， 通过具有由上述虚拟单位体积导出工序导出的虚拟单位体积的虚拟单元的单位来导出对上述机械部件的破坏性能进行评价的指标，使用导出的指标对上述机械部件的破坏性能进行评价。
2.如权利要求1所述的部件的破坏评价方法，其特征在于，` 还具有: 作用应力导出工序，在按照预先设定的载荷条件对上述机械部件赋予反复载荷时，导出作用于上述虚拟单元各自的作用应力的应力振幅； 推断疲劳强度导出工序，作为以存在于上述机械部件的夹杂物为起点的疲劳强度、且是与反复负载的规定载荷的规定反复数相对的疲劳强度，对通过上述夹杂物尺寸、上述机械部件的硬度或者上述机械部件的材料的强度、以及上述机械部件的应力比表示的疲劳强度的公式，作为上述夹杂物尺寸的分布函数按照具有通过上述系数导出工序导出的系数的广义帕累托分布的情况而分别代入值，由此导出上述虚拟单元的各自中的每个夹杂物尺寸的疲劳强度的应力振幅； 疲劳强度判定函数导出工序，根据通过上述推断疲劳强度导出工序导出的疲劳强度以及通过上述作用应力导出工序导出的作用应力，对于上述虚拟单元的各个导出表示上述作用应力是否超过上述疲劳强度的疲劳强度判定函数； 虚拟单元疲劳强度超过概率导出工序，根据具有通过上述系数导出工序导出的系数的上述夹杂物尺寸的密度函数、上述虚拟夹杂物比率以及上述疲劳强度判定函数，对于上述虚拟单元的各个导出在按照预先设定的载荷条件对上述机械部件赋予反复载荷时作用于上述虚拟单元的作用应力超过疲劳强度的概率即疲劳强度超过概率； 全疲劳强度超过概率导出工序，根据通过上述虚拟单元疲劳强度超过概率导出工序导出的疲劳强度超过概率，导出在按照预先设定的载荷条件对上述机械部件赋予反复载荷时作用于上述机械部件的作用应力超过疲劳强度的概率即疲劳强度超过概率；以及 全疲劳强度超过概率输出工序，输出通过上述全疲劳强度超过概率导出工序导出的疲劳强度超过概率。
3.如权利要求2所述的部件的破坏评价方法，其特征在于， 上述夹杂物尺寸是如下的值:取将存在于上述样品内部的夹杂物的形状投影于平面而得到的夹杂物的截面积的平方根的值；或者取在将存在于上述样品内部的夹杂物的形状近似成规定图形的情况下根据该图形的代表性尺寸而得到的夹杂物的截面积的推断值的平方根的值。
4.如权利要求2所述的部件的破坏评价方法，其特征在于， 上述作用应力是上述机械部件的各位置的相当应力的振幅或者上述机械部件的各位置的主应力的变动成为最大的方向的主应力的振幅， 上述应力比是上述机械部件的各位置的相当应力的应力比或者上述机械部件的各位置的主应力的变动成为最大的方向的主应力的应力比。
5.如权利要求2所述的部件的破坏评价方法，其特征在于， 还具有子虚拟单元设定工序，该子虚拟单元设定工序为，将具有通过上述虚拟单位体积导出工序导出的虚拟单位体积的虚拟单元的至少一个均等地分割成多个子虚拟单元， 上述作用应力导出工序为，对于设定有上述子虚拟单元的上述虚拟单元，导出在按照预先设定的载荷条件对上述机械部件赋予反复载荷时作用于上述子虚拟单元各自的作用应力的应力振幅， 上述疲劳强度判定函数导出工序为，对于设定有上述子虚拟单元的上述虚拟单元，根据通过上述推断疲劳强度导出工序导出的疲劳强度以及通过上述作用应力导出工序导出的作用应力，对于上述子虚拟单元的各个导出表示上述作用应力是否超过上述疲劳强度的疲劳强度判定函数， 上述虚拟单元疲劳强度超过概率导出工序为，对于设定有上述子虚拟单元的上述虚拟单元，根据上述虚拟单位体积、上述子虚拟单元的体积、具有通过上述系数导出工序导出的系数的上述夹杂物尺寸的密度函数、上述虚拟夹杂物比率以及上述疲劳强度判定函数，对于上述子虚拟单元的各个导出在按照预先设定的载荷条件对上述机械部件赋予反复载荷时作用于上述子虚拟单元的作用应力超过疲劳强度的概率即疲劳强度超过概率，并导出将这些疲劳强度超过概率进行累积而得到的值，作为上述虚拟单元中的疲劳强度超过概率。
6.一种部件的破坏评价装置，对机械部件的破坏性能进行评价，其特征在于， 具有: 阈值超过夹杂物数量导出构件，根据从由与构成上述机械部件的材料为相同种类的材料形成的样品中提取的夹杂物的尺寸即夹杂物尺寸，导出上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过阈值的夹杂物的数量即阈值超过夹杂物数量； 系数导出构件，作为上述提取的夹杂物的夹杂物尺寸的分布函数按照广义帕累托分布的情况，根据上述提取的夹杂物的夹杂物尺寸、上述阈值超过夹杂物数量以及上述阈值，导出上述广义帕累托分布的系数； 虚拟夹杂物比率导出构件，导出虚拟夹杂物比率，该虚拟夹杂物比率是上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过阈值的夹杂物的数量即阈值超过夹杂物数量、与上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过0(零)的夹杂物尺寸的数量即零超过夹杂物数量之比；以及 虚拟单位体积导出构件，根据上述阈值超过夹杂物数量、上述虚拟夹杂物比率以及上述样品的体积，导出通过分别包含一个上述夹杂物的多个虚拟单元来均等地划分上述机械部件的情况下的该虚拟单元的体积即虚拟单位体积， 通过具有由上述虚拟单位体积导出构件导出的虚拟单位体积的虚拟单元的单位来导出对上述机械部件的破坏性能进行评价的指标，使用导出的指标对上述机械部件的破坏性能进行评价。
7.如权利要求6所述的部件的破坏评价装置，其特征在于， 还具有: 作用应力导出构件，在按照预先设定的载荷条件对上述机械部件赋予反复载荷时，导出作用于上述虚拟单元各自的作用应力的应力振幅； 推断疲劳强度导出构件，作为以存在于上述机械部件的夹杂物为起点的疲劳强度、且是与反复负载的规定载荷的规定反复数相对的疲劳强度，对通过上述夹杂物尺寸、上述机械部件的硬度或者上述机械部件的材料的强度、以及上述机械部件的应力比表示的疲劳强度的公式，作为上述夹杂物尺寸的分布函数按照具有通过上述系数导出构件导出的系数的广义帕累托分布的情况而分别代入值，由此导出上述虚拟单元的各自中的每个夹杂物尺寸的疲劳强度的应力振幅； 疲劳强度判定函数导出构件，根据通过上述推断疲劳强度导出构件导出的疲劳强度以及通过上述作用应力导出构件导出的作用应力，对于上述虚拟单元的各个导出表示上述作用应力是否超过上述疲劳强度的疲劳强度判定函数； 虚拟单元疲劳强 度超过概率导出构件，根据具有通过上述系数导出构件导出的系数的上述夹杂物尺寸的密度函数、上述虚拟夹杂物比率以及上述疲劳强度判定函数，对于上述虚拟单元的各个导出在按照预先设定的载荷条件对上述机械部件赋予反复载荷时作用于上述虚拟单元的作用应力超过疲劳强度的概率即疲劳强度超过概率； 全疲劳强度超过概率导出构件，根据通过上述虚拟单元疲劳强度超过概率导出构件导出的疲劳强度超过概率，导出在按照预先设定的载荷条件对上述机械部件赋予反复载荷时作用于上述机械部件的作用应力超过疲劳强度的概率即疲劳强度超过概率；以及 全疲劳强度超过概率输出构件，输出通过上述全疲劳强度超过概率导出构件导出的疲劳强度超过概率。
8.如权利要求7所述的部件的破坏评价装置，其特征在于， 上述夹杂物尺寸是如下的值:取将存在于上述样品内部的夹杂物的形状投影于平面而得到的夹杂物的截面积的平方根的值；或者取在将存在于上述样品内部的夹杂物的形状近似成规定图形的情况下根据该图形的代表性尺寸而得到的夹杂物的截面积的推断值的平方根的值。
9.如权利要求7所述的部件的破坏评价装置，其特征在于， 上述作用应力是上述机械部件的各位置的相当应力的振幅或者上述机械部件的各位置的主应力的变动成为最大的方向的主应力的振幅， 上述应力比是上述机械部件的各位置的相当应力的应力比或者上述机械部件的各位置的主应力的变动成为最大的方向的主应力的应力比。
10.如权利要求7所述的部件的破坏评价装置，其特征在于， 还具有子虚拟单元设定构件，该子虚拟单元设定构件为，将具有通过上述虚拟单位体积导出构件导出的虚拟单位体积的虚拟单元的至少一个均等地分割成多个子虚拟单元， 上述作用应力导出构件为，对于设定有上述子虚拟单元的上述虚拟单元，导出在按照预先设定的载荷条件对上述机械部件赋予反复载荷时作用于上述子虚拟单元各自的作用应力的应力振幅， 上述疲劳强度判定函数导出构件为，对于设定有上述子虚拟单元的上述虚拟单元，根据通过上述推断疲劳强度导出构件导出的疲劳强度以及通过上述作用应力导出构件导出的作用应力，对于上述子虚拟单元的各个导出表示上述作用应力是否超过上述疲劳强度的疲劳强度判定函数， 上述虚拟单元疲劳强度超过概率导出构件为，对于设定有上述子虚拟单元的上述虚拟单元，根据上述虚拟单位体积、上述子虚拟单元的体积、具有通过上述系数导出构件导出的系数的上述夹杂物尺寸的密度函数、上述虚拟夹杂物比率以及上述疲劳强度判定函数，对于上述子虚拟单元的各个导出在按照预先设定的载荷条件对上述机械部件赋予反复载荷时作用于上述子虚拟单元的作用应力超过疲劳强度的概率即疲劳强度超过概率，并导出将这些疲劳强度超过概率进行累积而得到的值，作为上述虚拟单元中的疲劳强度超过概率。
11.一种计算机程序，用于使计算机执行对机械部件的破坏性能进行评价，其特征在于， 使计算机执行: 阈值超过夹杂物数量导出工序，根据从由与构成上述机械部件的材料为相同种类的材料形成的样品中提取的夹杂物的尺寸即夹杂物尺寸，导出上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过阈值的夹杂物的数量即阈值超过夹杂物数量； 系数导出工序，作为上述提取的夹杂物的夹杂物尺寸的分布函数按照广义帕累托分布的情况，根据上述提取的夹杂物的夹杂物尺寸、上述阈值超过夹杂物数量以及上述阈值，导出上述广义帕累托分布的系数； 虚拟夹杂物比率导出工序，导出虚拟夹杂物比率，该虚拟夹杂物比率是上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过阈值的夹杂物的数量即阈值超过夹杂物数量、与上述样品的内部所含的夹杂物中、夹杂物尺寸超过0(零)的夹杂物尺寸的数量即零超过夹杂物数量之比；以及 虚拟单位体积导出工序，根据上述阈值超过夹杂物数量、上述虚拟夹杂物比率以及上述样品的体积，导出通过分别包含一个上述夹杂物的多个虚拟单元来均等地划分上述机械部件的情况下的该虚拟单元的体积即虚拟单位体积， 通过具有由上述虚拟单位体积导出工序导出的虚拟单位体积的虚拟单元的单位来导出对上述机械部件的破坏 性能进行评价的指标，使用导出的指标对上述机械部件的破坏性能进行评价。
【文档编号】G01N3/32GK103890560SQ201380003346
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】岛贯广志 申请人:新日铁住金株式会社