簡易法き裂進展プログラム「CANIS-G」のデータベース拡充

Fracture mechanics parameter analysis for the simplified crack growth analysis code "CANIS-G"

田中 信之; 渡士 克己

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構造室ではこれまでに,部材板厚内で大きさに分布が生じるような熱荷重を含めた種々の荷重を受ける構造物中に存在するき裂の進展挙動を「影響関数法」を用いることにより簡易的に計算するき裂進展評価プログラム(CANIS-G)の開発を進め,その原型版を完成させている。これを受けて,現在は空気冷却熱過渡試験施設(ATTF)を用いた熱荷重下でのき裂進展データの取得と,このデータに基づいたプログラムの検証解析,さらにこれと並行させて影響関数法で使用する応力拡大係数(K値)の無次元化したデータ(F値と呼ばれる)の既存データベースに対する拡充作業を進めている。現在,CANIS-Gに組み込まれているF値のデータベースとしては,表面き裂に関しては,有限,無限平板の表面き裂のデータ,円筒周方向,軸方向表面き裂のデータ等が用意されており,この他,エッジき裂のデータとして,円筒の全周き裂,同じく円筒軸方向の無限長き裂のデータ等がある。しかしながら,今後,蒸気発生器伝熱管の解析等において使用頻度が高まることが予想される円筒内表面上の軸方向半楕円表面き裂のF値のデータについては,円筒の内半径に対する肉厚比(t/r)が0.1の条件でのデータしか組み込まれておらず,t/rがこれよりも大きい場合には本条件でのF値をそのまま使用することとしている。そこで,本報ではより大きなt/r条件,すなわち肉厚側でのF値のデータベースの拡充を図ることを目的として,まずt/r=0.4条件での破壊力学パラメータの解析を行った。解析では最初に,t/r=0.4の円筒での本解析に先立ち,t/r=0.1条件においてF値を計算し,既に白鳥らによって求められている計算結果と比較してその解析手法の妥当性について検証を行い,次に,t/r=0.4条件において,き裂のアスペクト比(a/b)で4ケース,肉厚に対するき裂深さ比(a/t)で5ケースの計20ケースのき裂形状に対して,影響関数法で使用する荷重ケースとして,板厚内応力分布が0次(一定値),1次(曲げ),2次(放物線)及び3次の単位応力を負荷した場合のF値を求めるための計80ケースの応力解析をFINAS-Version11を用いて行った。 F値の計算では,この応力及び変位の解析結果を使用して,経路積分法により3次元破壊力学パラメータを解析するプログラム(CANIS-J)により応力拡大係数K

This report describes fracture parameter analysis results for the simplified crack growth analysis code "CANIS-G". Dimensionless stress intensity factor; K of the semi-elliptical surface cracks axially located in the inner surface of the cylinder with the thickness of 0.4 in t/r, here t; thickness of the cylinder and r; inner diameter. The shape and dimension of the surface cracks are ranged from 0.1 to 0.8 in a/t, and 0.2 to 1.0 in a/b, here a; crack depth and b; crack surface rength. Blastic stress analyses with the condition of constant, linear, quadratic and cubic stress distribution on the crack surface were performed by FINAS computer code. Stress intensity factor; K was calculated with the fracture parameter analysis code "CANIS-J" using the elastic analysis results, and was transformed to dimensionless stress intensity factor;F. As the result, calculated F values were considered to be reasonable compared with the F values formerly obtained by SHIRATORl under the condition of 0.1 in t/r. So, the newly obtained F values were installed within the fracture parameter data-base of the simplified crack growth analysis code 'CANIS-G'.