Question 1

損傷許容設計とはどのような設計思想ですか？

Accepted Answer

損傷許容設計（Damage Tolerance Design）は、構造物に既存の欠陥や損傷が存在することを前提として、その欠陥が検査可能なサイズを超えて臨界寸法に達するまでの期間を十分に確保することで安全性を担保する設計思想です。セーフライフ設計（欠陥なしを仮定して設計寿命を評価）・フェールセーフ設計（一部破損後も全体破壊を防ぐ冗長設計）と並ぶ主要な疲労設計手法で、航空機構造（FAR 25.571）・圧力容器（ASME）・橋梁（AASHTO）などに広く採用されています。

Question 2

臨界き裂寸法 a_crit はどう計算しますか？

Accepted Answer

臨界き裂寸法は残余強度が設計応力に等しくなるき裂長さで、a_crit = (KIC / (F×σ))² / π で計算されます。ここでKICは平面ひずみ破壊靭性、Fは形状係数、σは設計応力レベルです。応力が高いほど・破壊靭性が低いほど臨界き裂長さは小さくなります。実際の検査間隔は、NDI（非破壊検査）で検出可能な最小き裂長さ a_0 から a_crit まで成長するサイクル数 N_total を Paris 則で積分し、安全係数（通常2〜4）で割って設定します。

Question 3

POD曲線とは何ですか？

Accepted Answer

POD（Probability of Detection：検出確率）曲線はNDI手法のき裂検出能力を統計的に表す曲線です。指数モデルでPOD(a) = 1 - exp(-a/a₅₀)（a₅₀は50%検出確率を与えるき裂長さ）や正規分布モデルが使われます。a₉₀は90%の確率でき裂を検出できるき裂長さで、これが実質的な最小検出き裂寸法として設計に使用されます。NDI手法（UT・PT・MT・ET）によってPOD曲線は異なり、検査条件（周波数・感度・検査員技量）も影響します。

Question 4

Paris則の積分はどのように行いますか？

Accepted Answer

Paris則 da/dN = C(ΔK)^m をa₀からa_critまで積分してき裂成長寿命を求めます。ΔK = F×Δσ×√(πa) を代入すると N = ∫[a₀ to a_crit] da / [C(F×Δσ×√(πa))^m] となります。解析的にはm≠2の場合 N = [a_crit^(1-m/2) - a₀^(1-m/2)] / [C(F×Δσ×√π)^m × (1-m/2)] で計算できます。本ツールではRunge-Kutta数値積分を使用して高精度に計算します。検査間隔は N_interval = N_total / SF（SF=安全係数）として設定します。

損傷許容設計・残余強度・検査間隔

理論式

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