(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-15
(45)【発行日】2022-12-23
(54)【発明の名称】推定装置及び推定方法
(51)【国際特許分類】
G01M 99/00 20110101AFI20221216BHJP
G01N 3/08 20060101ALI20221216BHJP
【ＦＩ】
G01M99/00 Z
G01N3/08
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2021577489
(86)(22)【出願日】2021-03-22
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-11-22
(86)【国際出願番号】 JP2021013160
(87)【国際公開番号】W WO2022059238
(87)【国際公開日】2022-03-24
【審査請求日】2021-12-27
(31)【優先権主張番号】17/022,833
(32)【優先日】2020-09-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110423
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道治
(74)【代理人】
【識別番号】100111648
【弁理士】
【氏名又は名称】梶並 順
(74)【代理人】
【識別番号】100122437
【弁理士】
【氏名又は名称】大宅 一宏
(74)【代理人】
【識別番号】100147566
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 俊一
(74)【代理人】
【識別番号】100161171
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 潤一郎
(72)【発明者】
【氏名】葉名 紀彦
(72)【発明者】
【氏名】秋吉 雅夫
(72)【発明者】
【氏名】リウ、デホン
【審査官】岡村 典子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－１５９４７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０１５４４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第６７８９４５２（ＪＰ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｍ ９９／００
Ｇ０１Ｎ ３／００－３／６２
Ｇ０１Ｎ １７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
構造物の表面にある観測面を計測面とし、前記計測面の形状の変化を計測面変形ベクトルとして計測する計測部と、前記構造物の形状がモデル化された形状モデルから生成した推定モデルの一部としての計測面類似変化ベクトルと前記計測面変形ベクトルとをパラメータとしたＬ１ノルム最小化問題を解くことにより得られたスパース解を構成する係数ベクトル及び前記推定モデルの他の一部としての前記計測面類似変化ベクトルに対応する亀裂発生面類似変化ベクトルに基づいて、前記構造物の内部において少なくとも１つの亀裂が発生したと推定される候補面を決定し、決定した前記候補面を亀裂発生面として前記亀裂発生面の変位を推定する推定部と、
を備える推定装置。
【請求項2】
前記推定部は、前記計測面と、前記亀裂発生面とによって生成された前記形状モデルに対して、予め設定された境界条件に基づいた構造解析によって、前記計測面の変化を推定した複数の計測面推定変化ベクトルと前記亀裂発生面の変化として前記亀裂発生面の変位変化を推定した複数の亀裂発生面推定変化ベクトルとからなる前記推定モデルを生成するモデル生成部と、
前記計測面変形ベクトルとの類似度が予め設定された基準類似度よりも高い前記計測面推定変化ベクトルを前記計測面類似変化ベクトルとし、前記計測面類似変化ベクトルに対応する前記亀裂発生面推定変化ベクトルを前記亀裂発生面類似変化ベクトルとし、前記推定モデルの一部としての前記計測面類似変化ベクトルと前記推定モデルの他の一部としての前記亀裂発生面類似変化ベクトルとを抽出する類似ベクトル抽出部と、
前記計測面変形ベクトルと、前記計測面類似変化ベクトルと、に基づいて、前記ノルム最小化問題としてＬ１ノルム最小化問題を解くことにより前記係数ベクトルを抽出する特徴抽出部と、
前記係数ベクトル及び前記亀裂発生面類似変化ベクトルに基づいて、前記亀裂発生面の変位変化の分布変化を推定する亀裂解析部と、
を備える請求項１に記載の推定装置。
【請求項3】
前記類似ベクトル抽出部は、前記類似度としてｃｏｓ類似度を用いる請求項２に記載の推定装置。
【請求項4】
前記モデル生成部は、前記亀裂発生面を複数の要素に分割し、各前記要素を構成する複数の節点を亀裂とし、各前記節点の変位変化を各前記亀裂発生面推定変化ベクトルとして推定する請求項２又は請求項３に記載の推定装置。
【請求項5】
前記モデル生成部は、各前記要素のうち前記亀裂発生面の一部の領域において連続して隣り合う複数の前記要素を構成する複数の前記節点の変位変化に絞り込む請求項４に記載の推定装置。
【請求項6】
前記モデル生成部は、前記形状モデルを円筒座標系のモデルとしてモデル化する請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の推定装置。
【請求項7】
前記計測部は、前記形状モデルを生成する前段階として、前記構造物に荷重が加わった状態で計測する請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の推定装置。
【請求項8】
前記モデル生成部は、前記亀裂発生面の変化として前記亀裂発生面の荷重変化を推定する請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の推定装置。
【請求項9】
前記計測部は、前記計測面の変化として、前記計測面における変位変化、ひずみ変化、及び角度変化の少なくとも１つを計測する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の推定装置。
【請求項10】
構造物の表面にある観測面を計測面とし、前記計測面の形状の変化を計測面変形ベクトルとして計測するステップと、前記構造物の形状がモデル化された形状モデルから生成した推定モデルの一部としての計測面類似変化ベクトルと前記計測面変形ベクトルとをパラメータとしたＬ１ノルム最小化問題を解くことにより得られたスパース解を構成する係数ベクトル及び前記推定モデルの他の一部としての前記計測面類似変化ベクトルに対応する亀裂発生面類似変化ベクトルに基づいて、前記構造物の内部において亀裂が発生したと推定される候補面を決定し、決定した前記候補面を亀裂発生面として亀裂発生面の変位を推定するステップと、
を含む推定方法。
【請求項11】
前記推定するステップは、前記計測面と、前記亀裂発生面とによって生成された前記形状モデルに対して、予め設定された境界条件に基づいた構造解析によって、前記計測面の変化を推定した複数の計測面推定変化ベクトルと前記亀裂発生面の変位変化を推定した複数の亀裂発生面推定変化ベクトルとからなる前記推定モデルを生成するステップと、
前記計測面変形ベクトルとの類似度が予め設定された基準類似度よりも高い前記計測面推定変化ベクトルを前記計測面類似変化ベクトルとし、前記計測面類似変化ベクトルに対応する前記亀裂発生面推定変化ベクトルを前記亀裂発生面類似変化ベクトルとし、前記推定モデルの一部としての前記計測面類似変化ベクトルと前記推定モデルの他の一部としての前記亀裂発生面類似変化ベクトルとを抽出するステップと、
前記計測面変形ベクトル及び前記計測面類似変化ベクトルに基づいて、前記ノルム最小化問題としてＬ１ノルム最小化問題を解くことにより前記係数ベクトルを抽出するステップと、
前記係数ベクトルと、前記亀裂発生面類似変化ベクトルと、に基づいて、前記亀裂発生面の変位変化の分布を推定するステップと、
を含む請求項１０に記載の推定方法。
【請求項12】
前記構造物に加える荷重及び前記構造物における物性値に基づいて前記亀裂発生面における亀裂の進展量を求めるステップと、前記亀裂の進展量と前記構造物における前記亀裂の大きさ及び位置とに基づいて前記構造物の残存使用期間を決定するステップと、
をさらに含む請求項１１に記載の推定方法。
【請求項13】
前記亀裂の進展量と前記構造物における前記亀裂の大きさ及び位置とに基づいて前記構造物の使用停止を促す報知をするステップをさらに含む請求項１２に記載の推定方法。
【請求項14】
前記境界条件に応じて生じる前記亀裂発生面における応力が最大となる点を前記亀裂の発生箇所として特定するステップをさらに含む請求項１２又は請求項１３に記載の推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、推定装置及び推定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
タービン発電機においては、１つ以上の亀裂が回転電機機械構造の内部に生じる虞がある。一般的に、肉眼により亀裂を検出するのは実用的ではない。残念なことに通常の検査では検出されない亀裂は、亀裂の拡大及び構造物の寿命の低下という結果となる。従って、亀裂の入った構造をしているタービン発電機は、不利な影響を受ける。
【0003】
そのため、従来、亀裂を検出する非破壊検査方法には、構造物の内部で生じた亀裂が検出され得るように構造物の表面のひずみを計測することが知られている（例えば、特開２０１２－１５９４７７号公報参照）。
【0004】
上記亀裂検出方法は、超音波探傷、Ｘ線検査等のような他の非破壊検査方法と比べて装置の小型化が容易であり、それ故に低コスト化が可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、上記亀裂検出方法は、構造物の内部に生じる亀裂サイズの推定には安定していない。
【0006】
上記亀裂検出方法は、構造物の内部に生じる亀裂の位置及び大きさを推定することによって、構造物表面における形状の変化に基づいて構造物の内部に生じる亀裂を導く逆解析を使用する。
【0007】
逆解析を行うために、逆問題を解決する必要がある。逆問題の解決に満足な結果を得るためには次の３つの条件が必要である。第１に、逆問題の解決は、解の存在性が存在することにある。第２に、逆問題の解決は、解の一意性にある。第３に、逆問題の解決は、解の安定性が安定していることである。
【0008】
しかし、これらの３つの条件、すなわち、解の存在性、解の一意性及び解の安定性は満たされないかもしれず、亀裂に依存している。
【0009】
３つの上記条件のうち少なくとも１つが満足しない場合、逆問題は、ゼロの解又はゼロの一意の解に到達され得る不良設定問題となる。この結果、亀裂の推定精度は低下する。
【0010】
本開示は、上記のような逆問題を解決するためになされたものであり、構造部の内部に生じる亀裂の形状及び大きさを精度よく推定するために、特に、推定装置及び推定方法を使用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本開示に係る推定装置は、構造物の表面にある観測面を計測面とし、前記計測面の変化を計測面変形ベクトルとして計測する計測部と、前記構造物の形状がモデル化された形状モデルから生成した推定モデルの一部と前記計測面変形ベクトルとをパラメータとしたＬ１ノルム最小化問題を解くことにより得られたスパース解を構成する係数ベクトル及び前記推定モデルの他の一部に基づいて、少なくとも１つの亀裂が前記構造物の内部に発生したと推定される候補面を亀裂発生面として前記亀裂発生面の変化を推定する推定部と、を備える。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、構造物内部における亀裂を精度よく推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施の形態１における推定装置の構成例を示すブロック図である。
【図19】実施の形態２における学習データ作成処理を説明するフローチャートである。
【図26】実施の形態３において候補面における亀裂の位置毎の観察面における各節点の変位変化を表す変位変化のベクトルを示す図である。
【図28】実施の形態３において候補面における亀裂の位置毎の観察面における各節点の角度を表す角度変化のベクトルを示す図である。
【図30】実施の形態４における候補面における亀裂の位置毎の各節点の荷重を表す荷重変化のベクトルを示す図である。
【図32】実施の形態５における推定装置の構成例を示すブロック図である。
【図36】実施の形態８における候補面を示す図である。
【図38】ハードウェア構成例を説明する図である。
【図39】他のハードウェア構成例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における推定装置の構成例を示すブロック図である。図２は、図１の推定装置による推定対象となる構造物としての平板５に引張荷重Ｆ１が加わった状態の一例を示す図である。図３は、図２の平板５に曲げモーメントＦ２が加わった状態の一例を示す図である。
図１は、実施の形態１における推定装置の構成例を示すブロック図である。図２は、図１の推定装置による推定対象となる構造物としての平板５に引張荷重Ｆ１が加わった状態の一例を示す図である。図３は、図２の平板５に曲げモーメントＦ２が加わった状態の一例を示す図である。
【0015】
【0016】
平板５の内部には候補面５３が設定可能である。また、平板５の表面には観測面５１が設定可能である。図２及び図３においては、平板５は、直交座標系により示されている。候補面５３は、亀裂５５の発生が想定される箇所に設定される。観測面５１は、候補面５３の変化によって平板５の表面が変化する範囲に設定される。
【0017】
計測部３は、平板５の表面の少なくとも一部を観測面５１とし、観測面５１の変化を計測する。計測部３は、例えば、ひずみゲージから構成されている。ひずみゲージは、計測するために観測面５１に取り付けられて使用される。
【0018】
ひずみゲージは、ベース材と、抵抗材料とから構成されている。ベース材の材料は、電気絶縁物から構成されている。抵抗材料は、ベース材に取り付けられている。抵抗材料において、ベース材から突出した部位には引き出し線が設けられている。ベース材は、平板５の表面に接着剤を介して取り付けられている。これような取り付け構成により、ベース材が伸縮すると、抵抗材料も伸縮し、抵抗材料の電気抵抗が変化する。引き出し線は、推定部１に接続されている。
【0019】
例えば、平板５の表面にひずみが生じると、抵抗材料は伸縮するため、抵抗材料の電気抵抗は変化する。その電気抵抗の変化は、引き出し線を介して推定部１に伝達される。この結果、ひずみゲージは、平板５の表面のひずみ変化を計測し、計測結果を推定部１に供給する。
【0020】
【0021】
詳細については後述するが、計測部３は、観測面５１を計測面として、計測面の変化を計測面変形ベクトルとして計測する。
【0022】
推定部１は、計測部３によって計測された計測面の変化に基づいて、平板５の内部における亀裂５５を推定する。即ち、推定部１は、平板５の表面における形状の変化と、平板５の内部における亀裂５５との関係を用いることによる逆解析によって平板５の内部における亀裂５５を推定する。
【0023】
具体的には、推定部１により処理される各種フェーズには、学習フェーズと、活用フェーズとしての逆解析フェーズとがある。逆解析フェーズは、推定部１によって学習フェーズの後に処理される。
【0024】
学習フェーズにおいては、平板５の内部における亀裂５５と、平板５の表面における形状変化との関係が１組の学習データを予め使用することによって準備される。また、逆解析フェーズにおいては、学習フェーズにおいて学習された関係を用いることにより平板５の内部における亀裂５５の位置と大きさとが推定される。
【0025】
推定問題は、基本的には逆問題である。逆問題の有意義な解決に至るためには、３つの条件、すなわち、解の存在性、解の一意性及び解の安定性が満たされる必要がある。
【0026】
しかし、学習データ及び計測部３によって計測された計測面のひずみに依存する上記３つの条件は満たされない可能性がある。
【0027】
例えば、未知量の数が観測量の数よりも小さい場合、解が存在しないため、解の存在性が満たされない。
【0028】
さらにまた、例えば、未知量の数が観測量の数よりも大きい場合、解が無数に存在するため、解の一意性が満たされない。
【0029】
さらに、例えば、平板５に生じる応力によって平板５にひずみが生じたとしても、そのひずみの影響を受けた場所が、ひずみが生じた場所から離れるほど急速に減衰する場合、解の安定性は満たされない。
【0030】
このため、逆問題は、不良設定問題、即ち、不適切問題となる可能性がある。
【0031】
学習プロセスにおいて、このような推定には、射影行列の擬似逆行列を計算することが要求される最小二乗法が通常用いられる。従って、学習データを用いることによって亀裂５５の位置と大きさとを推定しようとしても、このような不適切問題であれば、精度よく解くことができない。
【0032】
そこで、実施の形態１においては、推定部１は、平板５の形状を形状モデルにモデル化する。推定部１は、形状モデルから推定モデルを生成する。推定部１は、２つの項を含むＬ１ノルム最小化問題を解くことにより係数ベクトルとしてスパース解に達成する。２つの項のうちの１つは、推定モデルのデータ忠実項である。２つの項のうちのもう１つは、計測面変形ベクトルのスパース解である。推定部１は、係数ベクトルと、推定モデルの他の一部と、に基づいて、候補面５３を亀裂発生面として亀裂発生面の変化を推定する。
【0033】
具体的には、推定部１は、モデル生成部１１と、亀裂状態解析部１２と、記憶部１３と、解析結果出力部１４と、を備えている。
モデル生成部１１は、形状モデル生成部１１１と、推定モデル生成部１１２とを備えている。
モデル生成部１１は、形状モデル生成部１１１と、推定モデル生成部１１２とを備えている。
【0034】
形状モデル生成部１１１は、形状モデルを生成する。推定モデル生成部１１２は、形状モデルから構造解析モデルを生成する。推定モデル生成部１１２は、構造解析モデルから推定モデルを生成する。
【0035】
生成される推定モデルは、構造解析モデルによって異なるものとなる。構造解析モデルは、構造解析が行うために使用されるモデルである。構造解析が行われるためには、構造解析モデルの他に、構造解析モデルに対する境界条件が必要となる。
【0036】
境界条件は、荷重条件と、拘束条件とから構成されている。構造解析が行われるためには、構造解析モデル、荷重条件及び拘束条件の３つが必要である。
【0037】
従って、構造解析モデルを用いて構造解析が行われるときには、荷重条件と、拘束条件とが定義される。
【0038】
荷重条件は、荷重が加えらえた構造物の場所及び荷重の大きさ、すなわち、構造物モデルにおいて荷重が加えられる場所における力のベクトルの情報を含む。
【0039】
一方、拘束条件は、特に、構造解析モデルにおいて支持された場所の変形量をゼロとすることによって、どのような場所が支持されているかという情報について構造物の支持される場所が定義される。
【0040】
境界条件は、生成される形状モデルによって異なる条件となる。
【0041】
形状モデルは、計測面と、亀裂発生面とによって平板５の全体又は一部として生成される検査対象のモデルである。
【0042】
平板５の全体を形状モデルとした場合、境界条件としてさらに温度分布が追加されてもよい。
【0043】
温度分布は次のように利用される。まず第１に、設定された初期温度において、既知の一様な温度分布の情報が構造解析モデルに荷重として付与される。次に、設定された初期温度と異なる解析用温度において、初期温度と解析用温度との差により全体を膨張又は収縮させることにより構造解析が行われる。
【0044】
一方、平板５の一部を形状モデルとした場合、平板５の一部として抽出された面における変位変化の情報又は荷重分布の情報が境界条件として付与される。
【0045】
このように、境界条件に基づいて構造解析されるときには形状モデルの計測面及び亀裂発生面が格子状に分割されたモデルが構造解析モデルとして使用される。
【0046】
従って、亀裂発生面は、候補面５３を格子状に分割することにより構造解析モデルの一部として生成される。また、計測面は、観測面５１を格子状に分割することにより構造解析モデルの他の一部として生成される。
【0047】
【0048】
図５に示すように、構造解析モデルの亀裂発生面は、複数の要素Ａに分割されている。各要素Ａは、Ｘ軸方向に沿ってｎ個に分割され、Ｙ軸方向に沿ってｍ個に分割されている。
【0049】
即ち、形状モデルの亀裂発生面が横ｎ個及び縦ｍ個の格子状に分割されることにより、各格子は交差し、構造解析モデルの亀裂発生面には複数の要素Ａが作成される。
【0050】
各格子の座標は、（ｉ，ｊ）により表される。（ｉ，ｊ）の原点は、（０，０）である。（ｉ，ｊ）が最大となる位置は、（ｎ，ｍ）である。各格子を節点とすると、各節点は、要素Ａを形成する線上に位置する点である。
【0051】
亀裂発生面の構造解析は、亀裂発生面における各節点の位置毎に行われる。
【0052】
例えば、亀裂発生面における（０，０）の位置の節点に亀裂５５が生じている場合、亀裂発生面における（０，０）の位置から（ｎ，ｍ）の位置までの亀裂発生面における全ての節点の変位変化について構造解析が行われる。この場合、（０，０）の位置の節点は亀裂５５に該当するので空洞になっている。従って、（０，０）の位置に変位変化が生じる。一方、（０，０）の位置以外の位置の節点には亀裂５５がないと仮定しているため、境界条件によっては荷重方向の変位変化が生じない。
【0053】
次に、例えば、亀裂発生面における（０，１）の位置の節点に亀裂５５が生じている場合、亀裂発生面における（０，０）の位置から（ｎ，ｍ）の位置までの亀裂発生面における全ての節点の変位変化について構造解析が行われる。この場合、（０，１）の位置の節点は亀裂５５に該当するので空洞になっている。従って、（０，１）の位置の変位変化は生じる。一方、（０，１）の位置以外の位置の節点には亀裂５５が無いと仮定しているため、境界条件によっては荷重方向の変位変化は生じない。
【0054】
以後、亀裂発生面における（０，０）及び（０，１）の位置以外の位置の節点についても亀裂発生面における全ての節点の変位変化について構造解析が同様に行われる。即ち、亀裂発生面における各節点の位置毎に亀裂５５が生じていると仮定して、亀裂発生面における全節点の位置についての変位変化が求められる。このように求められた変位変化のうち、少なくとも最大の変位変化の情報が記憶部１３に記憶される。上記における亀裂５５とする節点の位置の順番は予め決められている。
【0055】
換言すれば、亀裂発生面における各節点と境界条件とは次のような関係が設定される。拘束条件が設定されている亀裂発生面における節点には、拘束する方向の変化量がゼロに設定されている。これにより、拘束条件が設定されている亀裂発生面における節点は、拘束する方向に動かない。一方、荷重条件が設定されている亀裂発生面における節点のうち亀裂５５が生じていない節点には、一定の方向の荷重の変化量がゼロ以外に設定されている。また、荷重条件が設定されている亀裂発生面における節点のうち亀裂５５が生じている節点には、全ての方向の荷重の変化量がゼロに設定されている。
【0056】
【0057】
図７に示すように、構造解析モデルの計測面は、複数の要素Ｂに分割されている。各要素Ｂは、Ｘ軸方向に沿ってｎ個に分割され、Ｚ軸方向に沿ってｐ個に分割されている。
【0058】
即ち、形状モデルの計測面が横ｎ個縦ｐ個の格子状に分割される。この結果、各格子は交差し、構造解析モデルの亀裂発生面には複数の要素Ｂが作成される。
【0059】
各格子位置の座標は、原点（０，０）から（ｎ，ｐ）の最大座標の位置まで、（ｋ，ｌ）で表されます。各格子を節点とすると、各節点は、要素Ｂを形成する線上に位置する点である。
【0060】
計測面の構造解析は、亀裂発生面における各節点の位置毎に行われる。
【0061】
例えば、亀裂発生面における（０，０）の位置の節点に亀裂５５が生じている場合、計測面における（０，０）の位置から（ｎ，ｐ）の位置までの計測面における全ての節点のひずみ変化について構造解析が行われる。
【0062】
次に、例えば、亀裂発生面における（０，１）の位置の節点に亀裂５５が生じている場合、計測面における（０，０）の位置から（ｎ，ｐ）の位置までの計測面における全ての節点のひずみ変化について構造解析が行われる。
【0063】
以後、亀裂発生面における（０，０）及び（０，１）の位置以外の位置の節点についても計測面における（０，０）の位置から（ｎ，ｐ）の位置までの計測面における全ての節点のひずみ変化について構造解析が同様に行われる。即ち、亀裂発生面における各節点の位置毎に亀裂５５が生じていると仮定して、計測面における全節点の位置についてのひずみ変化が求められる。このように求められたひずみ変化のうち、全ての可能な亀裂位置のひずみ変化情報が記憶部１３に記憶される。
【0064】
換言すれば、計測面における各節点と境界条件との間の関係が決定される。計測面の拘束条件に関連付いている節点には、拘束する方向の変位変化量がゼロに設定されている。拘束する方向の変位変化量がゼロということは、各節点は拘束する方向に動かないということである。一方、計測面における荷重条件が設定されている節点には、固定された方向における荷重の変化量がゼロ以外の値に設定されている。
【0065】
また、Ｚ軸上の引張荷重Ｆ１又はＺＸ軸上の曲げモーメントＦ２が加わる場合のひずみには、主ひずみ、トレスカの降伏条件により定義される相当ひずみ又はミーゼスの降伏条件により定義される相当ひずみが用いられてもよい。
【0066】
上記の説明を要約すると、モデル生成部１１は、計測面と、亀裂発生面とによって生成された形状モデルに対して、予め設定された境界条件に基づいて構造解析を行う。モデル生成部１１は、構造解析によって、計測面の変化を推定した複数の計測面推定変化ベクトルを生成する。モデル生成部１１は、構造解析によって、亀裂発生面の変化として亀裂発生面の変位変化を推定した複数の亀裂発生面推定変化ベクトルを生成する。モデル生成部１１は、計測面推定変化ベクトルと亀裂発生面推定変化ベクトルとからなる推定モデルを生成する。
【0067】
具体的には、モデル生成部１１は、亀裂５５が発生していない境界条件を構造解析モデルにおける亀裂発生面の各節点に与える。モデル生成部１１は、構造解析モデルにおける亀裂発生面の各節点の変位変化量を算出する。モデル生成部１１は、構造解析モデルにおける計測面の各節点の変形として各節点のひずみを算出する。
【0068】
また、モデル生成部１１は、亀裂発生面の各節点を亀裂５５とする境界条件を構造解析モデルにおける亀裂発生面の各節点に与える。モデル生成部１１は、上記と同様に、亀裂発生面の各節点の変位変化量と、計測面の各節点の変形としての各節点のひずみと、を算出する。
【0069】
モデル生成部１１は、ベクトルの各エントリが構造解析モデルにおける亀裂発生面の節点の変位変化を示す変位変化のベクトルを作成する。
【0070】
図８は、ベクトルの各エントリが図５の候補面５３における亀裂５５の位置の節点に対応する変位変化を示す変位変化のベクトルを示す図である。図８に示すように、Δ（－，－）の列ベクトルに含まれる各節点の変位データは、各節点に想定される亀裂５５を移動させる順番に並べられている。ここで、‘－’は、無意味な不定データを示す。以下の説明においても‘－’は、同様に無意味な不定データを示す。
【0071】
例えば、δ（ｉ，ｊ）は、図５の候補面５３における節点が（ｉ，ｊ）位置にある節点の変位変化を表す。
【0072】
さらに、この列ベクトルに構造解析時の亀裂５５の位置が付与され、この列ベクトルに含まれる各節点の変位データに構造解析時の亀裂５５の位置が付与される。
【0073】
図９は、図８の複数の変位変化のベクトルから構成される亀裂面行列Δｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆを示す図である。図８の複数の変位変化のベクトルのそれぞれは、列ベクトルから構成されている。これらの各列ベクトルを各節点に想定される亀裂５５を移動させる順番に並べたものが図９の亀裂面行列Δｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆとなる。亀裂面行列Δｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆは、次の式（１）により表される。
【数1】
【0074】
また、モデル生成部１１は、構造解析モデルにおける計測面の節点のひずみの差分によるひずみ変化のベクトルを作成する。
【0075】
図１０は、図５の候補面５３における亀裂５５の位置毎の図７の観測面５１における各節点のひずみの差分によるひずみ変化のベクトルを示す図である。図１０に示すように、Ｅ（－，－）の列ベクトルに含まれる各節点のひずみデータは、各節点に想定される亀裂５５を移動させる順番に並べられている。
【0076】
例えば、ε（ｉ，ｊ）は、図７の観測面５１における節点が（ｉ，ｊ）位置にある節点のひずみ変化を表す。
【0077】
さらに、この列ベクトルに構造解析時の亀裂５５の位置が付与され、この列ベクトルに含まれる各節点のひずみデータに構造解析時の亀裂５５の位置が付与される。
【0078】
図１１は、図１０の複数のひずみ変化のベクトルから構成される計測面行列Ｅｍｅａｓｕｒｅを示す図である。図１０の複数のひずみ変化のベクトルのそれぞれは、列ベクトルから構成されている。これらの各列ベクトルを各節点に想定される亀裂５５を移動させる順番に並べたものが図１１の計測面行列Ｅｍｅａｓｕｒｅとなる。計測面行列Ｅｍｅａｓｕｒｅは、次の式（２）により表される。
【数2】
【0079】
平板５の内部に亀裂５５がない条件である場合と、平板５の内部に亀裂５５が発生した条件である場合とのそれぞれの場合について、計測部３により平板５における観測面５１のひずみ変化が計測される。平板５の内部に亀裂５５がない条件である場合における観測面５１のひずみと、平板５の内部に亀裂５５がある条件である場合における観測面５１のひずみとの差分が求められる。求められたひずみの差分を各節点に想定される亀裂５５を移動させる順番と同じ順番に列ベクトルとして並べたものが、次の式（３）により表される。
【数3】
【0080】
計測部３は、式（３）に表された列ベクトルを計測面変形ベクトルとして計測する。計測面変形ベクトルにおいて、サフィックスの０＊０は、図７の観測面５１における節点が（０，０）位置にある節点を示す。また、例えば、計測面変形ベクトルにおいて、サフィックスのｎ＊ｐは、図７の観測面５１における節点が（ｎ，ｐ）位置にある節点を示す。
【0081】
亀裂状態解析部１２は、データ取得部１２１及び亀裂状態推定部１２２を備えている。
【0082】
データ取得部１２１は、計測部３により計測された計測面変形ベクトルを取得する。データ取得部１２１は、計測部３から取得した計測面変形ベクトルを亀裂状態推定部１２２に供給する。
【0083】
【0084】
亀裂状態推定部１２２は、類似ベクトル抽出部１２２１、特徴抽出部１２２２及び亀裂解析部１２２３を備えている。
【0085】
類似ベクトル抽出部１２２１は、式（２）により表される計測面行列Ｅｍｅａｓｕｒｅを構成する列ベクトルのそれぞれを計測面推定変化ベクトルとする。計測面推定変化ベクトルは、次の式（４）により表される。
【数4】
【0086】
類似ベクトル抽出部１２２１は、式（３）により表される計測面変形ベクトルとの類似度が予め設定された基準類似度よりも高い計測面推定変化ベクトルを計測面類似変化ベクトルとする。類似ベクトル抽出部１２２１は、類似度としてｃｏｓ類似度を用い、基準類似度を例えば０とする。
【0087】
ｃｏｓ類似度は、次の式（５）により表される。
【数5】
【0088】
計測面類似変化ベクトルは、次の式（６）により表される。
【数6】
【0089】
類似ベクトル抽出部１２２１は、式（１）により表される亀裂面行列Δｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆを構成する列ベクトルのそれぞれを亀裂発生面推定変化ベクトルとする。類似ベクトル抽出部１２２１は、式（６）により表される計測面類似変化ベクトルに対応する亀裂発生面推定変化ベクトルを亀裂発生面類似変化ベクトルとする。
【0090】
亀裂発生面類似変化ベクトルは、次の式（７）により表される。
【数7】
【0091】
類似ベクトル抽出部１２２１は、推定モデルの一部としての式（６）により表される計測面類似変化ベクトルと、推定モデルの他の一部としての式（７）により表される亀裂発生面類似変化ベクトルとを抽出する。
【0092】
特徴抽出部１２２２は、式（３）により表される計測面変形ベクトルと、式（６）により表される計測面類似変化ベクトルと、に基づいて、ノルム最小化問題としてＬ１ノルム最小化問題を解くことにより係数ベクトルを抽出する。
【0093】
係数ベクトルは、次の式（８）により表される。
【数8】
【0094】
式（８）において、λはラグランジェ乗数である。式（８）により、式（３）により表される計測面変形ベクトルと、式（６）により表される計測面類似変化ベクトルとの差分を最小にする係数ベクトルが抽出される。
【0095】
亀裂解析部１２２３は、式（８）により表される係数ベクトルと、式（７）により表される亀裂発生面類似変化ベクトルと、に基づいて、亀裂発生面の変位変化の分布を推定する。
【0096】
亀裂発生面の変位変化の分布は、次の式（９）により表される。
【数9】
【0097】
式（９）において、位置及び大きさの情報を示す係数ベクトルと、位置及び大きさの情報を示す亀裂発生面類似変化ベクトルとが乗算される。従って、式（９）の演算結果は、位置及び大きさの情報を示す。これにより、亀裂発生面において推定される亀裂の位置及び大きさが求められる。
【0098】
ここまでの推定に使用するベクトル量は、２次元配列もしくはイメージデータとして取り扱っても本開示は実現可能である。
【0099】
図１３は、図１の推定装置により実行される処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１１の処理～ステップＳ２３の処理は、学習フェーズにおいて実行される処理である。ステップＳ２４の処理～ステップＳ２６の処理は、逆解析フェーズにおいて実行される処理である。
【0100】
ステップＳ１１において、推定部１は、学習データの条件を受け付けたか否かを判定する。推定部１によって学習データの条件を受け付けていないと判定される場合、ステップＳ１１の処理は、繰り返される。学習データには、推定される亀裂５５の発生起点、形状モデル及び推定される亀裂５５の形状が含まれている。
【0101】
一方、ステップＳ１１において、推定部１によって学習データの条件を受け付けたと判定される場合、ステップＳ１１の処理は、ステップＳ１２の処理に進む。
【0102】
ステップＳ１２において、推定部１は、亀裂５５の発生起点を決定する。次に、ステップＳ１２の処理は、ステップＳ１３の処理に進む。
【0103】
ステップＳ１３において、推定部１は、候補面５３を決定する。次に、ステップＳ１３の処理は、ステップＳ１４の処理に進む。
【0104】
ステップＳ１４において、推定部１は、観測面５１を決定する。次に、ステップＳ１４の処理は、ステップＳ１５の処理に進む。
【0105】
ステップＳ１５において、推定部１は、形状モデルを生成する。次に、ステップＳ１５の処理は、ステップＳ１６の処理に進む。
【0106】
ステップＳ１６において、推定部１は、候補面５３を格子状の複数の要素Ａに分割する。次に、ステップＳ１６の処理は、ステップＳ１７の処理に進む。
【0107】
ステップＳ１７において、推定部１は、候補面５３の複数の要素Ａに複数の節点を設定する。次に、ステップＳ１７の処理は、ステップＳ１８の処理に進む。
【0108】
ステップＳ１８において、推定部１は、候補面５３における亀裂５５の条件を変えた構造解析のパターンを複数決定する。次に、ステップＳ１８の処理は、ステップＳ１９の処理に進む。
【0109】
ステップＳ１９において、推定部１は、構造解析のパターン毎に各節点における亀裂５５を学習させる順番を決定する。次に、ステップＳ１９の処理は、ステップＳ２０の処理に進む。
【0110】
ステップＳ２０において、推定部１は、観測面５１を格子状の複数の要素Ｂに分割する。次に、ステップＳ２０の処理は、ステップＳ２１の処理に進む。
【0111】
ステップＳ２１において、推定部１は、観測面５１の複数の要素Ｂに複数の節点を設定する。次に、ステップＳ２１の処理は、ステップＳ２２の処理に進む。
【0112】
ステップＳ２２において、推定部１は、構造解析のパターン毎に観測面５１の各節点におけるひずみを学習させる順番を決定する。次に、ステップＳ２２の処理は、ステップＳ２３の処理に進む。
【0113】
ステップＳ２３において、推定部１は、学習データ作成処理を実行する。学習データ作成処理の詳細は、図１４及び図１５又は図１９及び図２０に記載されている。次に、ステップＳ２３の処理は、ステップＳ２４の処理に進む。
【0114】
ステップＳ２４において、推定部１は、計測データを取得する。次に、ステップＳ２４の処理は、ステップＳ２５の処理に進む。
【0115】
ステップＳ２５において、推定部１は、推定処理を実行する。推定処理の詳細は、図１６に記載されている。次に、ステップＳ２５の処理は、ステップＳ２６の処理に進む。
【0116】
【0117】
【0118】
ステップＳ３１において、推定部１は、亀裂５５の発生起点の情報を取得する。次に、ステップＳ３１の処理は、ステップＳ３２の処理に進む。
【0119】
ステップＳ３２において、推定部１は、形状モデルの情報を取得する。次に、ステップＳ３２の処理は、ステップＳ３３の処理に進む。
【0120】
ステップＳ３３において、推定部１は、構造解析のパターンの情報を取得する。次に、ステップＳ３３の処理は、ステップＳ３４の処理に進む。
【0121】
ステップＳ３４において、推定部１は、亀裂５５を学習させる順番の情報を取得する。次に、ステップＳ３４の処理は、ステップＳ３５の処理に進む。
【0122】
ステップＳ３５において、推定部１は、ひずみを学習させる順番の情報を取得する。次に、ステップＳ３５の処理は、ステップＳ３６の処理に進む。
【0123】
ステップＳ３６において、推定部１は、構造解析モデルを作成する。次に、ステップＳ３６の処理は、ステップＳ３７の処理に進む。
【0124】
ステップＳ３７において、推定部１は、亀裂発生面を決定する。次に、ステップＳ３７の処理は、ステップＳ３８の処理に進む。
【0125】
ステップＳ３８において、推定部１は、計測面を決定する。次に、ステップＳ３８の処理は、ステップＳ３９の処理に進む。
【0126】
ステップＳ３９において、推定部１は、亀裂発生面を格子状の複数の要素Ａに分割する。次に、ステップＳ３９の処理は、ステップＳ４０の処理に進む。
【0127】
ステップＳ４０において、推定部１は、亀裂発生面の複数の要素Ａに複数の節点を設定する。次に、ステップＳ４０の処理は、ステップＳ４１の処理に進む。
【0128】
ステップＳ４１において、推定部１は、計測面を格子状の複数の要素Ｂに分割する。次に、ステップＳ４１の処理は、ステップＳ４２の処理に進む。
【0129】
ステップＳ４２において、推定部１は、計測面の複数の要素Ｂに複数の節点を設定する。次に、ステップＳ４２の処理は、ステップＳ４３の処理に進む。
【0130】
ステップＳ４３において、推定部１は、亀裂発生面の各節点に亀裂５５が発生していない境界条件を構造解析モデルに付与する。次に、ステップＳ４３の処理は、ステップＳ４４の処理に進む。
【0131】
ステップＳ４４において、推定部１は、亀裂発生面の各節点の変位変化量を算出する。次に、ステップＳ４４の処理は、ステップＳ４５の処理に進む。
【0132】
ステップＳ４５において、推定部１は、計測面の各節点のひずみを算出する。次に、ステップＳ４５の処理は、ステップＳ４６の処理に進む。
【0133】
ステップＳ４６において、推定部１は、亀裂発生面の節点を亀裂５５とする境界条件を構造解析モデルに付与する。次に、ステップＳ４６の処理は、ステップＳ４７の処理に進む。
【0134】
ステップＳ４７において、推定部１は、亀裂発生面の節点の変位変化量を算出する。次に、ステップＳ４７の処理は、ステップＳ４８の処理に進む。
【0135】
ステップＳ４８において、推定部１は、計測面の節点のひずみを算出する。次に、ステップＳ４８の処理は、図１５に記載されているステップＳ４９の処理に進む。
【0136】
【0137】
ステップＳ４９において、推定部１は、亀裂発生面の節点の変位変化量の差分による変位変化のベクトルを作成する。次に、ステップＳ４９の処理は、ステップＳ５０の処理に進む。
【0138】
ステップＳ５０において、推定部１は、計測面の節点のひずみの差分によるひずみ変化のベクトルを作成する。次に、ステップＳ５０の処理は、ステップＳ５１の処理に進む。
【0139】
ステップＳ５１において、推定部１は、変位変化のベクトルを記憶部１３に保存する。次に、ステップＳ５１の処理は、ステップＳ５２の処理に進む。
【0140】
ステップＳ５２において、推定部１は、ひずみ変化のベクトルを記憶部１３に保存する。次に、ステップＳ５２の処理は、ステップＳ５３の処理に進む。
【0141】
ステップＳ５３において、推定部１は、亀裂発生面の全ての節点について構造解析したか否かを判定する。推定部１によって亀裂発生面の全ての節点について構造解析していないと判定される場合、ステップＳ５３の処理は、ステップＳ５４の処理に進む。
【0142】
ステップＳ５４において、推定部１は、亀裂５５とする節点を変更する。次に、ステップＳ５４の処理は、図１４に記載されているステップＳ４６の処理に戻る。
【0143】
一方、ステップＳ５３において、推定部１によって亀裂発生面の全ての節点について構造解析したと判定される場合、ステップＳ５３の処理は、ステップＳ５５の処理に進む。
【0144】
ステップＳ５５において、推定部１は、変位変化のベクトルから構成される亀裂面行列Δｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆを作成する。次に、ステップＳ５５の処理は、ステップＳ５６の処理に進む。
【0145】
ステップＳ５６において、推定部１は、ひずみ変化のベクトルから構成される計測面行列Ｅｍｅａｓｕｒｅを作成する。次に、ステップＳ５６の処理は、ステップＳ５７の処理に進む。
【0146】
ステップＳ５７において、推定部１は、亀裂面行列Δｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆと計測面行列Ｅｍｅａｓｕｒｅとからなる推定モデルを生成する。次に、ステップＳ５７の処理は、学習データ作成処理を終了する。
【0147】
【0148】
ステップＳ７１において、推定部１は、推定モデルの情報を読み込む。次に、ステップＳ７１の処理は、ステップＳ７２の処理に進む。
【0149】
ステップＳ７２において、推定部１は、推定処理の実行を開始する前にステップＳ２４において取得した計測データから計測面変形ベクトルを作成する。次に、ステップＳ７２の処理は、ステップＳ７３の処理に進む。
【0150】
ステップＳ７３において、推定部１は、計測面推定変化ベクトルの情報を取得する。次に、ステップＳ７３の処理は、ステップＳ７４の処理に進む。
【0151】
ステップＳ７４において、推定部１は、計測面推定変化ベクトルと計測面変形ベクトルとのｃｏｓ類似度を求める。次に、ステップＳ７４の処理は、ステップＳ７５の処理に進む。
【0152】
ステップＳ７５において、推定部１は、ｃｏｓ類似度が基準類似度よりも高いか否かを判定する。推定部１によってｃｏｓ類似度が基準類似度よりも高くないと判定される場合、ステップＳ７５の処理は、ステップＳ７６の処理に進む。ここで、推定部１によってｃｏｓ類似度が基準類似度よりも高くないと判定される場合は、推定部１によってｃｏｓ類似度が基準類似度以下であると判定される場合に相当する。
【0153】
ステップＳ７６において、推定部１は、計測面推定変化ベクトルを変更する。次に、ステップＳ７６の処理は、ステップＳ７４の処理に戻る。
【0154】
一方、ステップＳ７５において、推定部１によってｃｏｓ類似度が基準類似度よりも高いと判定される場合、ステップＳ７５の処理は、ステップＳ７７の処理に進む。
【0155】
ステップＳ７７において、推定部１は、計測面推定変化ベクトルを計測面類似変化ベクトルとして記憶部１３に保存する。次に、ステップＳ７７の処理は、ステップＳ７８の処理に進む。
【0156】
ステップＳ７８において、推定部１は、計測面類似変化ベクトルに対応する亀裂発生面推定変化ベクトルを亀裂発生面類似変化ベクトルとして記憶部１３に保存する。次に、ステップＳ７８の処理は、ステップＳ７９の処理に進む。
【0157】
ステップＳ７９において、推定部１は、全ての計測面推定変化ベクトルについて計測面変形ベクトルと比較したか否かを判定する。推定部１によって全ての計測面推定変化ベクトルについて計測面変形ベクトルと比較していないと判定される場合、ステップＳ７９の処理は、ステップＳ７６の処理に戻る。
【0158】
一方、ステップＳ７９において、推定部１によって全ての計測面推定変化ベクトルについて計測面変形ベクトルと比較したと判定される場合、ステップＳ７９の処理は、ステップＳ８０の処理に進む。
【0159】
ステップＳ８０において、推定部１は、計測面類似変化ベクトルと亀裂発生面類似変化ベクトルとから構成される類似推定モデルを作成する。次に、ステップＳ８０の処理は、ステップＳ８１の処理に進む。
【0160】
ステップＳ８１において、推定部１は、計測面変形ベクトルと、計測面類似変化ベクトルと、に基づいて、Ｌ１ノルム最小化問題を解くことにより係数ベクトルを抽出する。ステップＳ８１の処理は、ステップＳ８２の処理に進む。
【0161】
ステップＳ８２において、推定部１は、係数ベクトルを亀裂発生面類似変化ベクトルに乗じて亀裂発生面の変位変化の分布を推定する。次に、ステップＳ８２の処理は、ステップＳ８３の処理に進む。
【0162】
ステップＳ８３において、推定部１は、亀裂発生面の変位変化の分布に基づいて亀裂５５の位置及び大きさを求める。次に、ステップＳ８３の処理は、推定処理を終了する。
【0163】
図１７は、図１の推定装置による推定対象となる構造物を円柱部材７としたときに、円柱部材内部に内圧Ｐｉが付与されたときの座標系を示す斜視図である。図１７においては、円柱部材７は、円筒座標系により示されている。
【0164】
図１８は、図１７の円柱部材７を示す平面図である。図１８に示すように、焼き嵌め時に円柱部材７の内周面７ｉには内圧Ｐｉが加わっている。従って、円柱部材７は、亀裂５５が円柱部材７の内部に発生することにより外周面７ｏの形状が変化する。円柱部材７は、例えば、回転電機の回転子の端部に突出した回転子鉄心の保持環に焼き嵌めにより取り付けられる。
【0165】
以上の説明によれば、実施の形態１において、推定装置は、計測部３と、推定部１とを備える。計測部３は、構造物の表面にある観測面５１を計測面とし、計測面の変化を計測面変形ベクトルとして計測する。推定部１は、構造物の形状がモデル化された形状モデルから生成した推定モデルの一部と前記計測面変形ベクトルとをパラメータとしたノルム最小化問題を解くことにより係数ベクトルを得る。係数ベクトルは、スパース解を構成する。推定部１は、係数ベクトルと、推定モデルの他の一部と、に基づいて、構造物の内面にあり、亀裂５５の発生が想定される候補面５３を亀裂発生面として亀裂発生面の変化を推定する。
【0166】
このような構成により、亀裂発生面の変位変化の分布を推定するときには計測面変形ベクトルの特徴量が係数ベクトルとして抽出されている。この係数ベクトルはスパース解を構成する。この結果、この係数ベクトルは少数の非零要素となる。従って、解の一意性、解の存在性、及び解の安定性が満たされるため、構造物内部における亀裂５５を精度よく推定することができる。
【0167】
また、推定部１は、モデル生成部１１と、類似ベクトル抽出部１２２１と、特徴抽出部１２２２と、亀裂解析部１２２３とを備える。
【0168】
モデル生成部１１は、計測面と、亀裂発生面とによって生成された形状モデルに対して、予め設定された境界条件に基づいた構造解析を行う。モデル生成部１１は、構造解析によって、計測面の変化を推定した複数の計測面推定変化ベクトルを生成する。モデル生成部１１は、構造解析によって、亀裂発生面の変化として亀裂発生面の変位変化を推定した複数の亀裂発生面推定変化ベクトルを生成する。モデル生成部１１は、計測面推定変化ベクトルと、亀裂発生面推定変化ベクトルとからなる推定モデルを生成する。
【0169】
類似ベクトル抽出部１２２１は、計測面変形ベクトルとの類似度が予め設定された基準類似度よりも高い計測面推定変化ベクトルを計測面類似変化ベクトルとする。類似ベクトル抽出部１２２１は、計測面類似変化ベクトルに対応する亀裂発生面推定変化ベクトルを亀裂発生面類似変化ベクトルとする。類似ベクトル抽出部１２２１は、推定モデルの一部としての計測面類似変化ベクトルと推定モデルの他の一部としての亀裂発生面類似変化ベクトルとを抽出する。
【0170】
特徴抽出部１２２２は、計測面変形ベクトルと、計測面類似変化ベクトルと、に基づいて、ノルム最小化問題としてＬ１ノルム最小化問題を解くことにより係数ベクトルを抽出する。
【0171】
亀裂解析部１２２３は、係数ベクトルと、亀裂発生面類似変化ベクトルと、に基づいて、亀裂発生面の変位変化の分布変化を推定する。
【0172】
このような構成により、計測面推定変化ベクトルのうち、類似度の高いものを計測面類似変化ベクトルとして用いるため、学習データを選別した上で推定処理を実行することができる。従って、亀裂発生面の変位変化の分布の推定結果が高精度になる。
【0173】
また、類似ベクトル抽出部１２２１は、類似度としてｃｏｓ類似度を用いる。
【0174】
このため、類似度の演算時間を短縮することができる。
【0175】
また、モデル生成部１１は、亀裂発生面を複数の要素Ａに分割し、各要素Ａを構成する複数の節点を亀裂５５とし、各節点の変位変化を各亀裂発生面推定変化ベクトルとして推定する。
【0176】
このような構成により、学習データが限定されるため、推定モデルの生成時間を短縮することができる。
【0177】
また、モデル生成部１１は、形状モデルを円筒座標系のモデルとしてモデル化する。
【0178】
このような構成により、構造物が円柱形状であっても、構造物内部における亀裂５５を精度よく推定することができる。
【0179】
実施の形態２．
実施の形態２において、実施の形態１と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態２における亀裂５５として特定される節点は、実施の形態１における亀裂５５として特定される節点と異なる。実施の形態２における他の構成は、実施の形態１の構成と同様である。つまり、実施の形態２における他の構成は、実施の形態１における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態２における他の構成には、実施の形態１における構成と同一符号が付されている。
実施の形態２において、実施の形態１と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態２における亀裂５５として特定される節点は、実施の形態１における亀裂５５として特定される節点と異なる。実施の形態２における他の構成は、実施の形態１の構成と同様である。つまり、実施の形態２における他の構成は、実施の形態１における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態２における他の構成には、実施の形態１における構成と同一符号が付されている。
【0180】
図１９は、実施の形態２における学習データ作成処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１０１の処理～ステップＳ１１５の処理、ステップＳ１１７の処理及びステップＳ１１８の処理は、図１４のステップＳ３１の処理～ステップＳ４５の処理、ステップＳ４７の処理及びステップＳ４８の処理と同様の処理である。従って、それらの説明は省略されている。ここでは、ステップＳ１１６の処理が実施の形態１と異なる処理である。ステップＳ１１６において、推定部１は、境界条件付与処理を実行する。境界条件付与処理の詳細は、図２５に記載されている。
【0181】
図２０は、図１９のフローチャートの続きの処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１１９の処理～ステップＳ１２７の処理は、ステップＳ１２４の処理の次に実行される処理を除き、図１５のステップＳ４９の処理～ステップＳ５７の処理と同様の処理である。従って、それらの説明は省略されている。推定部１によってステップＳ１２４の処理が実行された後、ステップＳ１２４の処理は、ステップＳ１１６の処理に戻る。
【0182】
【0183】
図２２は、図１９の境界条件付与処理時に決定される亀裂発生面において亀裂５５として特定される節点の第１の例を示す図である。図２２においては、辺Ｃ上の（０，０）位置にある節点が亀裂５５として特定されている。これにより、（０，０）位置に亀裂５５が設定される。このような境界条件により構造解析を行うことにより、計測面推定変化ベクトルが算出される。
【0184】
図２３は、図１９の境界条件付与処理時に決定される亀裂発生面において亀裂５５として特定される節点の第２の例を示す図である。図２３においては、（３，２）位置にある節点が亀裂５５として特定されている。この場合、亀裂５５は、辺Ｃ以外にある。従って、節点から辺Ｃまでの垂線に含まれる節点全てが亀裂５５として決定される。これにより、（３，２）位置と、（３，１）位置と、（３，０）位置とに亀裂５５が設定される。このような境界条件により構造解析を行うことにより、計測面推定変化ベクトルが算出される。
【0185】
図２４は、図１９の境界条件付与処理時に決定される亀裂発生面において亀裂５５として特定される節点の第３の例を示す図である。図２４においては、（ｎ－２，４）位置にある節点が亀裂５５として特定されている。この場合、亀裂５５は、辺Ｃ以外にある。従って、節点から辺Ｃまでの垂線に含まれる節点全てが亀裂５５として決定される。これにより、（ｎ－２，４）位置と、（ｎ－２，３）位置と、（ｎ－２，２）位置と、（ｎ－２，１）位置と、（ｎ－２，０）位置とに亀裂５５が設定される。このような境界条件により構造解析を行うことにより、計測面推定変化ベクトルが算出される。
【0186】
【0187】
ステップＳ１３１において、推定部１は、亀裂発生面の辺Ｃを決定する。次に、ステップＳ１３１の処理は、ステップＳ１３２の処理に進む。
【0188】
ステップＳ１３２において、推定部１は、亀裂発生面の辺Ｃに接する節点を決定する。次に、ステップＳ１３２の処理は、ステップＳ１３３の処理に進む。
【0189】
ステップＳ１３３において、推定部１は、決定した節点を起点とした辺Ｃの垂線上に含ませる節点を特定する。次に、ステップＳ１３３の処理は、ステップＳ１３４の処理に進む。
【0190】
ステップＳ１３４において、推定部１は、特定した節点を亀裂５５とする境界条件を構造解析モデルに付与する。次に、ステップＳ１３４の処理は、境界条件付与処理を終了する。
【0191】
以上の説明によれば、実施の形態２において、モデル生成部１１は、各要素Ａのうち亀裂発生面の一部の領域において連続して隣り合う複数の要素Ａを構成する複数の節点の変位変化に絞り込む。
【0192】
このような構成により、亀裂５５として特定される節点を絞り込むことにより、学習データを制限することができる。従って、過学習による亀裂発生面の変化の推定精度の低下を抑制することができる。
【0193】
実施の形態３．
実施の形態３において、実施の形態１及び実施の形態２と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態３における計測面行列Ｄｉｓｍｅａｓｕｒｅ及び計測面行列Ａｍｅａｓｕｒｅは、実施の形態１及び実施の形態２における計測面行列Ｅｍｅａｓｕｒｅと異なる。実施の形態３における他の構成は、実施の形態１及び実施の形態２の構成と同様である。つまり、実施の形態３における他の構成は、実施の形態１及び実施の形態２における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態３における他の構成には、実施の形態１及び実施の形態２における構成と同一符号が付されている。
実施の形態３において、実施の形態１及び実施の形態２と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態３における計測面行列Ｄｉｓｍｅａｓｕｒｅ及び計測面行列Ａｍｅａｓｕｒｅは、実施の形態１及び実施の形態２における計測面行列Ｅｍｅａｓｕｒｅと異なる。実施の形態３における他の構成は、実施の形態１及び実施の形態２の構成と同様である。つまり、実施の形態３における他の構成は、実施の形態１及び実施の形態２における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態３における他の構成には、実施の形態１及び実施の形態２における構成と同一符号が付されている。
【0194】
図２６は、実施の形態３において候補面５３における亀裂５５の位置毎の観測面５１における各節点の変位変化を表す変位変化のベクトルを示す図である。図２６に示すように、Ｄｉｓ（－，－）の列ベクトルに含まれる各節点の変位データは、各節点に想定される亀裂５５を移動させる順番に並べられている。ｄ（ｉ，ｊ）は、図７の観測面５１における節点が（ｉ，ｊ）位置にある節点の変位変化を表す。さらに、この列ベクトルに構造解析時の亀裂５５の位置が付与され、この列ベクトルに含まれる各節点の変位データに構造解析時の亀裂５５の位置が付与される。
【0195】
図２７は、図２６の複数の変位変化のベクトルから構成される計測面行列Ｄｉｓｍｅａｓｕｒｅを示す図である。図２６の複数の変位変化のベクトルのそれぞれは、列ベクトルから構成されている。これらの各列ベクトルを各節点に想定される亀裂５５を移動させる順番に並べたものが図２７の計測面行列Ｄｉｓｍｅａｓｕｒｅとなる。計測面行列Ｄｉｓｍｅａｓｕｒｅは、次の式（１０）により表される。
【数10】
【0196】
また、観測面５１における各節点の変位変化を測定する場合、計測部３は、少なくとも変位センサから構成されている。変位センサは、レーザー変位センサ、渦電流損式変位センサ、静電容量式変位センサ、接触式変位センサ、ワイヤ式変位センサ、レーザーマイクロメータ等から構成されている。
【0197】
また、変位計測方法としてスペックル干渉法、モアレ干渉法、デジタル画像相関法等の光学計測で構成されてもよい。
【0198】
図２８は、実施の形態３において候補面５３における亀裂５５の位置毎の観測面５１における各節点の角度を表す角度変化のベクトルを示す図である。図２８に示すように、Ａ（－，－）の列ベクトルに含まれる各節点の角度データは、各節点に想定される亀裂５５を移動させる順番に並べられている。Ａ（ｉ，ｊ）は、図７の観測面５１における節点が（ｉ，ｊ）位置にある節点の角度変化を表す。さらに、この列ベクトルに構造解析時の亀裂５５の位置が付与され、この列ベクトルに含まれる各節点の角度データに構造解析時の亀裂５５の位置が付与される。
【0199】
図２９は、図２８の複数の角度変化のベクトルから構成される計測面行列Ａｍｅａｓｕｒｅを示す図である。図２８の複数の角度変化のベクトルのそれぞれは、列ベクトルから構成されている。これらの各列ベクトルを各節点に想定される亀裂５５を移動させる順番に並べたものが図２９の計測面行列Ａｍｅａｓｕｒｅとなる。計測面行列Ａｍｅａｓｕｒｅは、次の式（１１）により表される。
【数11】
【0200】
また、観測面５１における各節点の角度を測定する場合、計測部３は、少なくとも傾斜センサから構成されている。即ち、傾斜センサにより観測面５１における各節点の傾斜角度が測定される。また、光テコの原理を用いて観測面５１における節点の角度を計測しても良い。
【0201】
以上の説明によれば、実施の形態３において、計測部３は、計測面の変化として、計測面における変位変化、ひずみ変化、及び角度変化の少なくとも１つを計測する。
【0202】
このような構成により、構造物における計測面の変化をひずみ変化、変位変化及び角度変化の少なくとも１つを用いることができるので、計測方法の種類を増やすことができる。
【0203】
また、構造物における観測面５１の変化としてひずみ変化ではなく変位変化又は角度変化を用いることにより、ひずみ計測よりも短時間且つ高精度に構造物における観測面５１の変化を計測することができる。
【0204】
実施の形態４．
実施の形態４において、実施の形態１～実施の形態３と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態４における亀裂面行列Ｚｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆは、実施の形態１～実施の形態３における亀裂面行列Δｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆと異なる。実施の形態４における他の構成は、実施の形態１～実施の形態３の構成と同様である。つまり、実施の形態４における他の構成は、実施の形態１～実施の形態３における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態４における他の構成には、実施の形態１～実施の形態３における構成と同一符号が付されている。
実施の形態４において、実施の形態１～実施の形態３と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態４における亀裂面行列Ｚｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆは、実施の形態１～実施の形態３における亀裂面行列Δｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆと異なる。実施の形態４における他の構成は、実施の形態１～実施の形態３の構成と同様である。つまり、実施の形態４における他の構成は、実施の形態１～実施の形態３における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態４における他の構成には、実施の形態１～実施の形態３における構成と同一符号が付されている。
【0205】
図３０は、実施の形態４における候補面５３における亀裂５５の位置毎の各節点の荷重を表す荷重変化のベクトルを示す図である。図３０に示すように、Ｚ（－，－）の列ベクトルに含まれる各節点の荷重データは、各節点に想定される亀裂５５を移動させる順番に並べられている。ζ（ｉ，ｊ）は、図５の候補面５３における節点が（ｉ，ｊ）位置にある節点の荷重を表す。さらに、この列ベクトルに構造解析時の亀裂５５の位置が付与され、この列ベクトルに含まれる各節点の荷重データに構造解析時の亀裂５５の位置が付与される。
【0206】
図３１は、図３０の複数の荷重変化のベクトルから構成される亀裂面行列Ｚｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆを示す図である。図３０の複数の荷重変化のベクトルのそれぞれは、列ベクトルから構成されている。これらの各列ベクトルを各節点に想定される亀裂５５を移動させる順番に並べたものが図３１の亀裂面行列Ｚｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆとなる。亀裂面行列Ｚｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆは、次の式（１２）により表される。
【数12】
【0207】
具体的には、亀裂５５がある位置の節点の力は０となり、亀裂５５がない位置の節点の力は０以外となる。即ち、亀裂５５がある位置以外の節点には力が発生するため、節点の荷重データを用いても構造物内部における亀裂５５を精度よく推定することができる。
【0208】
以上の説明によれば、実施の形態４において、モデル生成部１１は、亀裂発生面の変化として亀裂発生面の荷重変化を推定する。
【0209】
このような構成により、亀裂面行列Ｚｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆに荷重変化の情報を含ませることができるので、さまざまな側面から亀裂５５を精度よく推定することができる。
【0210】
実施の形態５．
実施の形態５において、実施の形態１～実施の形態４と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態５においては点検のために構造物に荷重を加える構成が、実施の形態１～実施の形態４における構成と異なる。実施の形態５における他の構成は、実施の形態１～実施の形態４の構成と同様である。つまり、実施の形態５における他の構成は、実施の形態１～実施の形態４における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態５における他の構成には、実施の形態１～実施の形態４における構成と同一符号が付されている。
実施の形態５において、実施の形態１～実施の形態４と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態５においては点検のために構造物に荷重を加える構成が、実施の形態１～実施の形態４における構成と異なる。実施の形態５における他の構成は、実施の形態１～実施の形態４の構成と同様である。つまり、実施の形態５における他の構成は、実施の形態１～実施の形態４における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態５における他の構成には、実施の形態１～実施の形態４における構成と同一符号が付されている。
【0211】
図３２は、実施の形態５における推定装置の構成例を示すブロック図である。図３２に示すように、形状モデル生成部１１１は、荷重設定部１１１１を備えている。データ取得部１２１は、荷重指示部１２１１を備えている。荷重設定部１１１１は、荷重指示部１２１１に、構造物に加えるべき荷重の大きさと、構造物に荷重を加える位置とを指示する。荷重指示部１２１１は、荷重設定部１１１１からの指示に基づいて、構造物に荷重を加える。これにより、計測部３は、構造物に荷重が加わった状態で観測面５１の表面の変化を計測することができる。
【0212】
図３３は、図３２の推定装置により実行される処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１４１の処理～ステップＳ１４４の処理は、学習フェーズにおいて実行される処理である。ステップＳ１５１の処理～ステップＳ１５５の処理は、逆解析フェーズにおいて実行される処理である。
【0213】
ステップＳ１４１において、推定部１は、検査対象を決定する。ステップＳ１４１の処理は、図１３のステップＳ１１の処理～ステップＳ１４の処理に該当する処理である。次に、ステップＳ１４１の処理は、ステップＳ１４２の処理に進む。
【0214】
ステップＳ１４２において、推定部１は、点検荷重を設定する。ステップＳ１４２の処理は、図１３のステップＳ１１の処理～ステップＳ２６の処理には存在しない処理である。次に、ステップＳ１４２の処理は、ステップＳ１４３の処理に進む。
【0215】
ステップＳ１４３において、推定部１は、形状モデルを生成する。ステップＳ１４３の処理は、図１３のステップＳ１５の処理に該当する。次に、ステップＳ１４３の処理は、ステップＳ１４４の処理に進む。
【0216】
ステップＳ１４４において、推定部１は、推定モデルを生成する。ステップＳ１４４の処理は、図１３のステップＳ１６の処理～ステップＳ２３の処理に該当する処理である。次に、ステップＳ１４４の処理は、学習フェーズを終了する。
【0217】
ステップＳ１５１において、推定部１は、学習フェーズにおいて設定した点検荷重を指示する。ステップＳ１５１の処理は、図１３のステップＳ１１の処理～ステップＳ２６の処理には存在しない処理である。次に、ステップＳ１５１の処理は、ステップＳ１５２の処理に進む。
【0218】
ステップＳ１５２において、推定部１は、計測データを取得する。ステップＳ１５２の処理は、図１３のステップＳ２４の処理に該当する処理である。次に、ステップＳ１５２の処理は、ステップＳ１５３の処理に進む。
【0219】
ステップＳ１５３において、推定部１は、学習フェーズにおいて生成した推定モデルの情報を読み込む。ステップＳ１５３の処理は、図１６のステップＳ７１の処理に該当する処理である。次に、ステップＳ１５３の処理は、ステップＳ１５４の処理に進む。
【0220】
ステップＳ１５４において、推定部１は、亀裂状態を推定する。ステップＳ１５４の処理は、図１６のステップＳ７２の処理～ステップＳ８３の処理に該当する処理である。次に、ステップＳ１５４の処理は、ステップＳ１５５の処理に進む。
【0221】
即ち、ステップＳ１５３の処理及びステップＳ１５４の処理は、図１３のステップＳ２５の処理に該当する処理である。
【0222】
ステップＳ１５５において、推定部１は、出力処理を実行する。ステップＳ１５５の処理は、図１３のステップＳ２６の処理に該当する処理である。次に、ステップＳ１５５の処理は、亀裂状態解析フェーズを終了する。
【0223】
以上の説明によれば、実施の形態５において、計測部３は、形状モデルを生成する前段階として、構造物に荷重が加わった状態で計測する。
【0224】
このような構成により、構造物の検査時に構造物に荷重を加えることができるため、予め荷重が加えられていない構造物の検査も可能となる。従って、検査可能な構造物を増やすことができる。
【0225】
実施の形態６．
実施の形態６において、実施の形態１～実施の形態５と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態６においては出力処理の詳細が記載されている点が、実施の形態１～実施の形態５における構成と異なる。実施の形態６における他の構成は、実施の形態１～実施の形態５の構成と同様である。つまり、実施の形態６における他の構成は、実施の形態１～実施の形態５における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態６における他の構成には、実施の形態１～実施の形態５における構成と同一符号が付されている。
実施の形態６において、実施の形態１～実施の形態５と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態６においては出力処理の詳細が記載されている点が、実施の形態１～実施の形態５における構成と異なる。実施の形態６における他の構成は、実施の形態１～実施の形態５の構成と同様である。つまり、実施の形態６における他の構成は、実施の形態１～実施の形態５における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態６における他の構成には、実施の形態１～実施の形態５における構成と同一符号が付されている。
【0226】
解析結果出力部１４は、亀裂５５の位置の情報、亀裂５５の大きさの情報、構造物に加わる荷重の情報、構造物における物性値、構造物が使用不可となる亀裂５５の大きさの情報及び構造物が使用不可となる亀裂５５の位置の情報を取得する。ここで、物性値とは、例えば、平面ひずみ破壊靭性値である。
【0227】
亀裂５５の位置の情報、亀裂５５の大きさの情報及び構造物に加わる荷重の情報は、亀裂状態解析部１２から取得可能である。構造物における物性値、構造物が使用不可となる亀裂５５の大きさの情報及び構造物が使用不可となる亀裂５５の位置の情報は、記憶部１３から取得可能である。構造物が使用不可となる亀裂５５の大きさの情報及び構造物が使用不可となる亀裂５５の位置の情報は、限界値として用いられる。
【0228】
ここで、記憶部１３に記憶されている各種情報は、製品設計段階時には確定されている情報が記憶されている。
【0229】
解析結果出力部１４は、これらの情報に基づいて求めた亀裂５５の進展量と、限界値と、に基づいて、残存使用期間を決定する。
【0230】
残存使用期間は、亀裂５５の位置、亀裂５５の大きさ、構造物における物性値及び構造物に加わる荷重と、破壊力学の知見による構造物の使用条件と、に基づいて決定される。また、残存使用期間は、時系列における亀裂５５の大きさ及び位置の変化から推定されてもよい。
【0231】
【0232】
ステップＳ１６１において、推定部１は、亀裂５５の位置及び大きさの情報を取得する。次に、ステップＳ１６１の処理は、ステップＳ１６２の処理に進む。
【0233】
ステップＳ１６２において、推定部１は、構造物に加える荷重の情報を取得する。次に、ステップＳ１６２の処理は、ステップＳ１６３の処理に進む。
【0234】
ステップＳ１６３において、推定部１は、構造物における物性値の情報を取得する。次に、ステップＳ１６３の処理は、ステップＳ１６４の処理に進む。
【0235】
ステップＳ１６４において、推定部１は、構造物が使用不可となる亀裂５５の大きさ及び位置の情報を限界値として取得する。次に、ステップＳ１６４の処理は、ステップＳ１６５の処理に進む。
【0236】
ステップＳ１６５において、推定部１は、亀裂５５の位置及び大きさ、構造物に加える荷重及び構造物における物性値に基づいて、亀裂発生面における亀裂５５の進展量を求める。次に、ステップＳ１６５の処理は、ステップＳ１６６の処理に進む。
【0237】
ステップＳ１６６において、推定部１は、亀裂５５の進展量と限界値とに基づいて、残存使用期間を決定する。次に、ステップＳ１６６の処理は、ステップＳ１６７の処理に進む。
ステップＳ１６７において、推定部１は、決定した残存使用期間の情報を出力する。次に、ステップＳ１６７の処理は、出力処理を終了する。
ステップＳ１６７において、推定部１は、決定した残存使用期間の情報を出力する。次に、ステップＳ１６７の処理は、出力処理を終了する。
【0238】
以上の説明によれば、実施の形態６において、まず、構造物に加える荷重及び構造物における物性値に基づいて亀裂発生面における亀裂５５の進展量が求められる。次に、亀裂５５の進展量と構造物における亀裂５５の大きさ及び位置とに基づいて構造物の残存使用期間が決定される。
【0239】
このような構成により、推定した亀裂５５の位置及び大きさの情報に基づいて、残存使用期間が出力されるため、構造物の運用計画をより具体的に策定することができる。例えば、構造物を補修すべき時期と、構造物を更新すべき時期とが事前に明確になるため、構造物の補修及び更新を計画的に行うことが可能となる。
【0240】
実施の形態７．
実施の形態７において、実施の形態１～実施の形態６と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態７における出力処理は、実施の形態１～実施の形態６における構成と異なる。実施の形態７における他の構成は、実施の形態１～実施の形態６の構成と同様である。つまり、実施の形態７における他の構成は、実施の形態１～実施の形態６における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態７における他の構成には、実施の形態１～実施の形態６における構成と同一符号が付されている。
実施の形態７において、実施の形態１～実施の形態６と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態７における出力処理は、実施の形態１～実施の形態６における構成と異なる。実施の形態７における他の構成は、実施の形態１～実施の形態６の構成と同様である。つまり、実施の形態７における他の構成は、実施の形態１～実施の形態６における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態７における他の構成には、実施の形態１～実施の形態６における構成と同一符号が付されている。
【0241】
解析結果出力部１４は、亀裂解析部１２２３により推定された亀裂５５の位置及び大きさの情報を取得する。解析結果出力部１４は、記憶部１３に限界値として記憶されている構造物が使用不可となる亀裂５５の位置及び大きさの情報を取得する。解析結果出力部１４は、推定された亀裂５５の位置及び大きさが限界値を超える場合、構造物の使用停止を促すアラームを発生する。また、解析結果出力部１４は、残存使用期間の情報を取得できる場合、残存使用期間を報知する。
【0242】
アラーム及び報知は、例えば、音声、文字、点滅、点灯等を用いて実施される。解析結果出力部１４は、スピーカー、液晶ディスプレイ及び発光デバイスのうち、少なくとも１つを備えている。
【0243】
例えば、解析結果出力部１４がスピーカーを備えていれば、音声によるアラーム及び報知が可能である。また、解析結果出力部１４が液晶ディスプレイを備えていれば、文字によるアラーム及び報知が可能である。また、解析結果出力部１４が発光デバイスを備えていれば、点滅及び点灯によるアラーム及び報知が可能である。
【0244】
【0245】
ステップＳ１８１において、推定部１は、亀裂５５の位置及び大きさの情報を取得する。次に、ステップＳ１８１の処理は、ステップＳ１８２の処理に進む。
【0246】
ステップＳ１８２において、推定部１は、亀裂５５の位置及び大きさを報知する。次に、ステップＳ１８２の処理は、ステップＳ１８３の処理に進む。
【0247】
ステップＳ１８３において、推定部１は、構造物に加える荷重の情報を取得する。次に、ステップＳ１８３の処理は、ステップＳ１８４の処理に進む。
【0248】
ステップＳ１８４において、推定部１は、構造物における物性値の情報を取得する。次に、ステップＳ１８４の処理は、ステップＳ１８５の処理に進む。
【0249】
ステップＳ１８５において、推定部１は、構造物が使用不可となる亀裂５５の位置及び大きさの情報を限界値として取得する。次に、ステップＳ１８５の処理は、ステップＳ１８６の処理に進む。
【0250】
ステップＳ１８６において、推定部１は、亀裂５５の位置及び大きさが限界値を超えるか否かを判定する。推定部１によって亀裂５５の位置及び大きさが限界値を超えると判定された場合、ステップＳ１８６の処理は、ステップＳ１８７の処理に進む。
【0251】
ステップＳ１８７において、推定部１は、構造物の使用停止を促すアラームを発生する。次に、ステップＳ１８７の処理は、出力処理を終了する。
【0252】
一方、ステップＳ１８６において、推定部１によって亀裂５５の位置及び大きさが限界値を超えていないと判定された場合、ステップＳ１８６の処理は、ステップＳ１８８の処理に進む。ここで、推定部１によって亀裂５５の位置及び大きさが限界値を超えていないと判定された場合は、推定部１によって亀裂５５の位置及び大きさが限界値以下であると判定された場合に相当する。
【0253】
ステップＳ１８８において、推定部１は、亀裂５５が有る旨を報知する。次に、ステップＳ１８８の処理は、ステップＳ１８９の処理に進む。
【0254】
ステップＳ１８９において、推定部１は、残存使用期間の情報を取得可能であるか否かを判定する。推定部１によって残存使用期間の情報を取得可能であると判定される場合、ステップＳ１８９の処理は、ステップＳ１９０の処理に進む。
【0255】
ステップＳ１９０において、推定部１は、残存使用期間の情報を取得する。次に、ステップＳ１９０の処理は、ステップＳ１９１の処理に進む。
【0256】
ステップＳ１９１において、推定部１は、残存使用期間を報知する。次に、ステップＳ１９１の処理は、出力処理を終了する。
【0257】
一方、ステップＳ１８９において、推定部１によって残存使用期間の情報を取得可能でないと判定される場合、ステップＳ１８９の処理は、出力処理を終了する。
【0258】
以上の説明によれば、実施の形態７において、亀裂５５の進展量と構造物における亀裂５５の大きさ及び位置とに基づいて構造物の使用停止を促す報知が行われる。
【0259】
このような構成により、構造物の使用停止を構造物の運用側に迅速に判断させることができる。
【0260】
実施の形態８．
実施の形態８において、実施の形態１～実施の形態７と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態８において決定される候補面５３は、実施の形態１～実施の形態７における構成と異なる。実施の形態８における他の構成は、実施の形態１～実施の形態７の構成と同様である。つまり、実施の形態８における他の構成は、実施の形態１～実施の形態７における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態８における他の構成には、実施の形態１～実施の形態７における構成と同一符号が付されている。
実施の形態８において、実施の形態１～実施の形態７と同一又は同等の構成及び機能についての説明は省略される。実施の形態８において決定される候補面５３は、実施の形態１～実施の形態７における構成と異なる。実施の形態８における他の構成は、実施の形態１～実施の形態７の構成と同様である。つまり、実施の形態８における他の構成は、実施の形態１～実施の形態７における構成と同一又は同等の構成及び機能である。従って、実施の形態８における他の構成には、実施の形態１～実施の形態７における構成と同一符号が付されている。
【0261】
図３６は、実施の形態８における候補面５３を示す図である。図３６に示すように、応力が最大となる点が最大応力σｍａｘとして計測又は構造解析により求まっている場合、モデル生成部１１は、応力が最大となる点を亀裂５５の発生箇所として特定する。モデル生成部１１は、特定した発生箇所における応力に垂直であって、特定した発生箇所と相対する面を貫通する面を候補面５３として決定する。
【0262】
【0263】
ステップＳ２０１において、推定部１は、構造物に発生する応力の分布が求まっているか否かを判定する。推定部１によって構造物に発生する応力の分布が求まっていないと判定される場合、ステップＳ２０１の処理は、繰り返される。
【0264】
一方、ステップＳ２０１において、推定部１によって構造物に発生する応力の分布が求まっていると判定される場合、ステップＳ２０１の処理は、ステップＳ２０２の処理に進む。
【0265】
ステップＳ２０２において、推定部１は、応力が最大となる点があるか否かを判定する。推定部１によって応力が最大となる点がないと判定される場合、ステップＳ２０２の処理は、繰り返される。
【0266】
一方、ステップＳ２０２において、推定部１によって応力が最大となる点があると判定される場合、ステップＳ２０２の処理は、ステップＳ２０３の処理に進む。
【0267】
ステップＳ２０３において、推定部１は、応力が最大となる点を亀裂５５の発生箇所として特定する。次に、ステップＳ２０３の処理は、ステップＳ２０４の処理に進む。
【0268】
ステップＳ２０４において、推定部１は、特定した亀裂５５の発生箇所における応力に垂直であって、亀裂５５の発生箇所と相対する面を貫通する面を候補面５３として決定する。次に、ステップＳ２０４の処理は、処理を終了する。
【0269】
以上の説明によれば、実施の形態８において、境界条件に応じて生じる前記亀裂発生面における応力が最大となる点が亀裂５５の発生箇所として特定される。
【0270】
このような構成により、構造物の内部において亀裂５５の発生させやすい面を候補面５３として決定することができる。従って、亀裂５５の推定精度をより向上させることができる。
【0271】
また、各実施の形態について、推定装置を実行するための処理回路が備えられている。処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）であってもよい。
【0272】
図３８は、ハードウェア構成例を説明する図である。図３８においては、処理回路４０１がバス４０２に接続されている。処理回路４０１が専用のハードウェアである場合、処理回路４０１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ又はこれらを組み合わせたものが該当する。推定装置の各部の機能のそれぞれは、処理回路４０１で実現されてもよいし、各部の機能はまとめて処理回路４０１で実現されてもよい。
【0273】
図３９は、他のハードウェア構成例を説明する図である。図３９においては、プロセッサ４０３及びメモリ４０４がバス４０２に接続されている。処理回路がＣＰＵの場合、推定装置の各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ４０４に格納される。処理回路は、メモリ４０４に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、推定装置は、処理回路により実行されるときに、ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ４０４を備えている。また、これらのプログラムは、実行する手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるといえる。ここで、メモリ４０４とは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性若しくは揮発性の半導体メモリ又は、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等が該当する。
【0274】
なお、推定装置の各部の機能は、一部が専用のハードウェアで実現され、他の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現されるようにしてもよい。例えば、専用のハードウェアとしての処理回路で各機能のうちモデル生成部１１を実現させることができる。また、処理回路がメモリ４０４に格納されたプログラムを読み出して実行することによって各機能のうち亀裂解析部１２２３を実現させることが可能である。
【0275】
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの組み合わせによって、上記の各機能を実現することができる。
【0276】
なお、実施の形態１～実施の形態８には、候補面５３を格子状に分割したものを要素Ａとし、観測面５１を格子状に分割したものを要素Ｂとする一例が記載されているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、候補面５３を台形形状に分割されたものが要素Ａとして決定され、観測面５１を台形形状に分割されたものが要素Ｂとして決定されてもよい。
【0277】
また、実施の形態１には、ひずみゲージを計測部３として用いる一例が記載されているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、デジタルカメラ等の光学機器と、光学機器により取得された画像情報を解析するソフトウェアがインストールされたデバイスとが計測部３として用いられてもよい。この場合、このデバイスによってデジタル画像相関法による画像解析アルゴリズムが実行されることにより、構造物の表面のひずみが非接触により計測される。
【0278】
また、実施の形態８においては、計測又は構造解析の結果、最大応力σｍａｘとが定まっている一例が記載されているが、最大応力σｍａｘの発生箇所は、境界条件が設定された部位に発生しやすい。従って、最大応力σｍａｘの発生箇所が着目されることにより、境界条件の設定が見直されてもよい。
【符号の説明】
【0279】
１ 推定部、１１ モデル生成部、１１１ 形状モデル生成部、１１１１ 荷重設定部、１１２ 推定モデル生成部、１２ 亀裂状態解析部、１２１ データ取得部、１２１１ 荷重指示部、１２２ 亀裂状態推定部、１２２１ 類似ベクトル抽出部、１２２２ 特徴抽出部、１２２３ 亀裂解析部、１３ 記憶部、１４ 解析結果出力部、３ 計測部、４ 処理回路、４０２ バス、４０３ プロセッサ、４０４ メモリ、５ 平板（構造物）、５１ 観測面、５３ 候補面、５５ 亀裂、７ 円柱部材、７ｏ 外周面、７ｉ 内周面、Ａ、Ｂ 要素、Ｃ 辺、Δｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆ，Ｚｃｒａｃｋ＿ｄｉｆｆ 亀裂面行列、Ｅｍｅａｓｕｒｅ，Ｄｉｓｍｅａｓｕｒｅ，Ａｍｅａｓｕｒｅ 計測面行列。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
