熱過渡応力評価線図の適用範囲の拡張; 両面熱伝達を受ける平板の熱過渡応力

Extension of applicable area of thermal stress charts; Thermal stress of plate subjected to heat transfer on both surfaces

古橋 一郎*; 笠原 直人; 柴本 宏

Furuhashi, Ichiro*; Kasahara, Naoto; Shibamoto, Hiroshi

火力,原子力等の高温プラントの構造設計での熱過渡応力評価の充実化に資するため研究を実施し、次の成果を得た。これらの成果は設計基準における熱応力評価線図として使え、実構造の高温構造設計の熱過渡応力評価に役立てられる。オンライン損傷モニタリングとしても活用できる。(1)両面で熱伝達を受ける平板の非定常熱伝導及び熱応力の理論解析を行い、各種線図を作成した。片面熱伝達に対する従来のHeisler線図,Mcneil-Brock線図等と比べ適用範囲が大幅に拡張された。(2)流体温度がステップあるいは線形変化した場合の温度及び熱応力の応答線図を作成した。任意時点の表面温度,板厚平均温度,表面応力,曲げ応力及びピーク応力を線図から求めることができる。(3)流体温度がステップ変化あるいはランプ変化した場合の熱応力最大値及びその時点を求める線図を作成した。ステップ変化がランプ変化に変わることによる熱応力低減率が線図から直接読み取れるようになった。(4)定常温度で規格化した無次元温度及び背面温度固定の定常熱応力で規格化した無次元熱応力を導入した。これにより線図の読み取り精度が向上した。

Thermal stresses in plate structures subjected to fluid temperature change on both surfaces were analyzed. Through analyses study, new design charts for temperature and stress were developed. Design charts for plate, where one surface is adiabatic, were conventionally used. By using new ones, applicable area of design charts can be greatly extended. New stress design charts were normalized by steady-state stress at fixed back surface temperature in order to reduce reading errors. Maximum stress design charts for step or ramp change of fluid temperature were made. Stress reduction by transferring step change to ramp change can be read directly from the design charts.