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構造損傷モニタリングおよび損傷の識別

最新の有限要素モデルは、実際の損傷した構造から動特性を推定します。このモデルを損傷を受けていない構造の参照モデルと比較し、構造変化のモニタリング、損傷検知、QA法として役立てることができます。構造損傷モニタリング、損傷識別の主な目的と方法を以下に示します。

  • 損傷の存在の識別(相関分析)

  • 損傷位置の識別(誤差局在化、感度解析)

  • 損傷の大きさの推定(モデル更新)

  • 構造寿命の推定

損傷が正しく識別されると、構造物の修理や交換時期を決定することができます。実際上、損傷検知は、誤差局在化だけでなく、相関分析、感度解析、モデルアップデート、解析の実験(損傷パターンなどのシミュレーション)ことにも依存します。これはまだ研究段階でもあり、新たな方法等が検討されています。また、その手続きなども定期的に提案されています。さらに、正確な損傷検知は多くのテストデータとのその精度に大きく依存することは明らかです。

すべての産業に応用可能ですが、特に以下の産業で期待されます。

  • インフラストラクチュア:架橋、幹線道路網、建物、発電所、...
  • 航空機とミサイルの構造:ヘリコプター、飛行機、エンジン、モーターハウジング、...
  • 宇宙構造:衛星、宇宙ステーション、打ち上げロケット、...
  • 交通/運輸:自動車、列車、潜水艦、船、...
  • 機械:精密機械、回転機械、ロボット、... 

構造損傷モニタリングおよび評価

テストデータは、構造の連続的なデータあるいは特定の時間間隔でのデータを測定し、損傷検知ルーチンと組み合わせることができます。これらの技術は実稼動モード解析(OMA)のような新しいテスト処理方法として、近年ポピュラーになりました。

実稼動モード解析は、任意の入力(運転時の作用力など)に対する構造の振動を解析する方法です。新方式は、時刻歴データから共振やモードシェープを直接識別することができます。OMAと有限要素解析を組み合わせることによって、自動的な実験と解析を行う強力な損傷識別ツールを構築することができます。この技術は、構造の損傷および損失を回避するために、ブリッジ、ダム、航空機、その他の構造物および機械に使用することが可能です。その典型的な応用としては、地震観測用のリアルタイム振動モニタリングがあります。

品質管理

大量で同一の製品に検知手続きを行う場合、構造モニタリングの焦点が損傷の存在の識別に適用されるとき、この損傷検知が有効です。一般に製造原価と比較して、修理コストが低い場合において、損傷の局在化および品質管理が利用できます。

寿命(ライフタイム)予測

疲労解析と構造モニタリングを組み合わせることによって、動的荷重下の構造の寿命を推定することが可能です。

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