Crack opening displacement of circumferential through-wall cracked cylinders subjected to tension and in-plane bending loads

引張と板曲げ荷重を受ける周方向貫通き裂を有する管でのき裂開口変位

兪 淵植

Yoo, Yeon-Sik

(本文:英文) この研究は、引張と板曲げ荷重を受ける周方向貫通き裂を有する管でのき裂開口変位に関するものである。き裂開口変位に関する従来の研究例では、主に引張荷重及び管曲げ荷重を考慮した。また、大型構造物に対してはその適用範囲を超える場合が多い。構造健全性評価の際、簡単のためしばしば殆どの応力が膜成分として取り扱われ、平板あるいは配管モデルによってき裂開口変位が評価される。しかしながら、評価の信頼性のためには応力状態により近いき裂開口挙動を調べることは重要である。その成果は、FBR構造物の炉容器及び1次配管系における漏洩検知評価に緊密に関係することとなる。このような趣旨で、本研究では一連の有限要素解析が実施され、板曲げ応力によるき裂開口変位の特徴と膜応力によるき裂開口変位の特徴が調べられた。なお、平板モデルと配管モデルでの違いを比較することによって、大型配管問題における平板モデルの適用の不合理性を指摘した。本研究の成果は特に高温構造物における漏洩評価への適用が期待される。

This study is concerned with crack opening displacements (CODs) of cylinders with a circumferential through-crack which is subjected to tension and in-plane bending loads. Most studies about crack opening behavior have performed on membrane and global bending stresses. Moreover, they cannot be valid for large-scale structures. For simplicity on evaluation for structural integrity, crack opening displacement has been often calculated by plate or pipe model considering almost stresses as a membrane component. However, it is important to investigate ones close to real crack opening behaviors under stress states for reliability on evaluation. The results must be directly related to evaluate leakage detection in reactor vessel and the primary piping system of FBR structures. From that purpose, a series of FEM analyses were performed, and hence the characteristics of COD under an in-plane bending stress were compared with those under a membrane stress. In addition, the plate model was indicated to be unreasonable for application on large-scale pipes by comparing the plate model with the pipe model. The results of this study are expected to be valid for leakage evaluation of high temperature structures especially.