水平及び鉛直荷重を受ける改良9Cr-1Mo鋼製円筒容器の座屈評価法に関する研究,1; 材料特性や初期不整形状のばらつきが座屈荷重に与える影響について

Buckling evaluation method of Mod. 9Cr-1Mo steel cylinder under horizontal and vertical loads, 1; Effects of material properties and initial imperfection

三浦 一浩*; 岡藤 孝史*; 佐郷 ひろみ*; 下村 健太 ; 岡島 智史 ; 佐藤 健一郎*

Miura, Kazuhiro*; Okafuji, Takashi*; Sago, Hiromi*; Shimomura, Kenta; Okajima, Satoshi; Sato, Kenichiro*

大口径化による薄肉化、新しい材料の採用、基準地震動の増加による免震装置の採用に対応するため、高速炉の円筒容器には軸方向の圧縮荷重, 曲げ荷重及びせん断荷重下で弾塑性座屈を評価できる座屈評価法が必要となる。上記に対応する座屈評価法は、日本機械学会の高速炉規格において検討されている。この研究では、提案式の適用性を検討するため、座屈強度の変動因子として材料特性と初期不整を用いてモンテカルロシミュレーションを実施し、これらの因子の変動が座屈荷重に与える影響を評価した。その座屈荷重をJSME S NC2-2013の縦弾性係数及び設計降伏応力を用いた提案式による座屈荷重により正規化した場合、95%信頼下限値は、鉛直単体荷重、水平+鉛直荷重ともに、提案式の閾値を上回った。この結果は、提案式に設計降伏点を用いて算出した座屈評価値は、材料特性その他のばらつきを含む実際の座屈荷重の95%信頼下限値よりも安全側(小さめの)値となることを示している。

Buckling evaluation methods capable of evaluating elasto-plastic buckling under axial compression, bending, and shear loads are required for cylindrical vessels of fast reactors in order to cope with thinning due to the increase in diameter, adoption of new materials, and adoption of seismic isolation design due to the increase in the standard seismic ground motion. Buckling evaluation methods corresponding to the above are being considered in the fast reactor standards of the Japan Society of Mechanical Engineers. In this study, in order to examine the applicability of the proposed buckling evaluation equation, Monte Carlo simulation was carried out using material properties and initial imperfections, which are the fluctuation factors of buckling strength, as parameters, and the effect of the fluctuation of these factors on buckling load was evaluated. When the buckling load was normalized by the buckling critical value according to the proposed formula using the longitudinal elastic modulus and the design yield stress of JSME S NC2-2013, the 95% lower confidence limit exceeded the threshold of the proposed formula for both the vertical single load condition and the horizontal and vertical combined load condition. The results show that the buckling critical value calculated by using the design yield stress in the proposed equation is more conservative than the 95% lower confidence limit of the actual buckling load affected by the scatter of material properties and others.