Wave propagation analysis of piping structures

配管系構造物の波動伝播解析

西田 明美  

Nishida, Akemi

原子力プラント等の重要構造物の動的外乱による挙動をよりよく理解するためには、詳細なモデル化と解析の実行が重要となってきている。最近高周波振動を原因とする配管系構造物の損傷事故が発生したため、運用時の配管系構造物の動的挙動解明が緊急の課題となっている。本研究の目的は、原子力プラントのための動的挙動詳細解析ツールを開発し、複雑構造の集合体である原子力プラントの配管系構造の動的挙動の特性を調査することにある。本研究では、チモシェンコ理論を基礎とするスペクトル要素法(SEM)による波動伝播解析のための3次元フレーム構造解析コードを開発している。本解析コードの適用例として複数部材からなる構造を解析し、実験結果との比較を行った。その結果、SEMの高周波数成分を含む動解析への適用に関する有効性を確認した。

It is becoming important to carry out detailed modeling procedures and analyses to better understand the actual phenomena. Because some accidents caused by high-frequency vibrations of piping have been recently reported, the clarification of the dynamic behavior of the piping structure during operation is imperative in order to avoid such accidents. The aim of our research is to develop detailed analysis tools and to determine the dynamic behavior of piping systems in nuclear power plants, which are complicated assemblages of different parts. In this study, a three-dimensional dynamic frame analysis tool for wave propagation analysis is developed by using the spectral element method (SEM) based on the Timoshenko beam theory. Further, a multi-connected structure is analyzed and compared with the experimental results. Consequently, the applicability of the SEM is shown.