簡易法き裂解析コードCANISの開発改良

Development and revisions of simplified crack analysis code CANIS

古橋 一郎*; 若井 隆純*

Furuhashi, Ichiro*; not registered

FBR構造物の破壊力学的評価のため、簡易法き裂解析コード体系CANISの開発改良を行った。同体系はCANIS-G,K,Iからなる。クリープ疲労き裂進展評価コードCANIS-Gでは以下の改良を行った。1.1 平板および内面き裂付きの円筒に加え、外面き裂付きの円筒も取り扱えるようにした。1.2 円筒の軸曲げモメント荷重も取り扱えるようにした。1.3 熱過渡荷重等の変位制御型荷重を容易に取り扱えるようにした。1.4 これらを容易にするため、正味断面形状関数と応力拡大係数解のライブラリを拡張整備した。1.5 材料データライブラリを拡張整備した。PNCが取得した7鋼種の弾塑性応力ひずみ関係式、クリープひずみ式、クリープ破断式および疲労破損特性をライブラリ化した。1.6 現在から過去に向かって時間積分し、過去のき裂形状を逆算する逆方向解析機能を追加した。また新たに破壊力学パラメータ評価コードCANIS-Kとき裂発生確率評価コードCANIS-Iを開発した。CANIS-Kは以下を行う。2.1 入力されたき裂形状に対して、応力拡大係数K、J積分値、クリープJ積分値等の破壊力学パラメータ計算結果の詳細(過渡事象内の時刻歴、最大値、最小値など)を出力する。2.2 き裂進展速度、開口面積および漏洩量を計算出力する。CANIS-Iは以下を行う。3.1 き裂無し断面の時間依存の疲労損傷値およびクリープ損傷値を計算評価する。3.2 疲労き裂発生に対応した疲労損傷値の統計分布関数およびクリープき裂発生に対応したクリープ損傷値の統計分布関数を参照し、時間依存のき裂発生確率を計算評価する。これらCANIS-G、K、Iでは入力データフォーマットおよび使用サブルーチンの共通化が図られ、将来のコードの改定拡張が容易かつ統一的に行えるようにした。CANISは以下の領域で有力な計算コードであり、その利用が期待される。4.1 き裂付き構造物の余寿命評価。き裂無し構造物のき裂発生時期の予測。4.2 プラントの破壊力学的信頼性評価および最適構造設計。4.3 プラントの最適運転計画および最適補修計画の立案。4.4 各種破壊力学試験の試験条件および試験片形状の最適設計。4.5 各種破損事故のシミュレーション。き裂発生時期あるいは負荷荷重の逆算推定。本報告はCANISコードの数学力学モデル、使用マニュアルおよび解析例を

Development and revisions of simplified crack analysis code CANIS-system were done for fracture mechanics evaluation of FBR structures. CANIS-system is composed of CANIS-G, K and -I. Following revisions were done on CANIS-G that evaluate creep fatigue crack growth history. (1.1)0uter crack of cylinder can be treated, addition to inner crack. (1.2)Axial bending load on cylinder can be treated. (1.3)Displacement controlled load such as thermal stresses can be easily treated. (1.4)Libraly of shape functions for net section stress and libraly of stress intensity factor solutions were expanded to support above subjects. (1.5)Material properties such as elasto-plastic stress-strain relation, creep strain relation, creep rupture time and fatigue failure life of 7 kinds of materials those have been gotten in PNC were added on libralies. (1.6)Backward analysis can be done to estimate past time crack shapes. And now CANIS-K that evaluate fracture mechanics parameters and CANIS-I that evaluate crack initiation probability have been developped. CANIS-K can be used in the following subjects. (2.1)Calculate and print details of fracture mechanics parameters such as stress intensity factor K, J-integral and creep J-integral for given crack shapes, and maximum and minimum values and time histories of those parameters. (2.2)Calculate and print crack growth rates, crack opening area and leak rates. CANIS-I can be used in the following subjects. (3.1)Evaluate time dependant fatigue damage and creep damage. (3.2)Evaluate time dependant crack initiation probability with reference of statistical crack initiation data that caused by fatigue damage or by creep damage. Input data format and subroutine programs of these CANIS-G, -K and -I are commonly, so future expansions and revisions will be done easily and commonly. CANIS is very powerful computational tool in the following regions and can be employed in many practical applications. (4.1)Remaining life predictions of cracked ...