Impact response analysis of a coaxial double-pipe structure by using spectral element method

スペクトル要素法を用いた二重配管構造の衝撃応答解析

西田 明美  ; 飯垣 和彦 

Nishida, Akemi; Iigaki, Kazuhiko

高温ガス炉の原子炉圧力容器と中間熱交換器との間における一次系冷却材である高温高圧ヘリウムガスの輸送には、二重配管が用いられる。二重配管には流路の耐圧壁として機能する内管と外管があり、特に、耐圧管が同心円状にあるという二重構造の配管であるため、その振動特性を考慮した構造設計が要求される。この二重配管構造の詳細な振動特性を把握するために、これまでに試験体を用いた打撃実験を行っている。打撃実験では高周波数域の入力や応答を扱うため、高周波数域でも精度が高いと言われるスペクトル要素を用いた衝撃応答解析を行った。解析結果と実験結果との比較により、応答の再現性が高いことを確認でき、二重管の振動特性の詳細解析に本要素を用いることが有効であるとの見通しを得た。また、二重配管構造の減衰特性についてパラメータスタディを実施し、実験結果と比較したところ、外管と内管で異なる減衰値となる同定結果を得た。本稿ではこれらの結果について報告する。

A coaxial double-pipe structure is to be used in the primary and auxiliary coolant system of a high-temperature gas-cooled reactor. In order to study the vibration characteristics of the coaxial double-pipe structure, hammering experiments were performed using specimens of the structure. Because the structural responses obtained in the experiments contained high-frequency components, impact response analysis was performed by using the spectral element method, which has high accuracy in the high-frequency region. A comparison between analysis results and experiment results showed good agreement between them. We also performed parametric studies on the damping properties of the specimens. The damping properties determined from the experiment results indicated that the inner and outer pipes had different damping properties.