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月森 和之; 岡田 純二; 岩田 耕司; 永田 敬
Nuclear Engineering and Design, 157(1-2), p.65 - 79, 1995/07
被引用回数：16 パーセンタイル：80.76(Nuclear Science & Technology)高速炉の容器や配管は基本的に薄肉構造であるため地震時の座屈の防止に対する配慮が重要な問題となる。特にFBR大型炉炉容器については、せん断曲げ座屈強度を適切に評価する必要がある。そこで、本研究では、薄肉円筒殻試験体を用いたせん断曲げ座屈試験及びFINASを用いたシミュレ ーション解析を実施しせん断曲げ座屈挙動の特徴を調べるとともに、座屈強度評価に対するFEM解析の適用性を検討した。さらに、円筒殻のせん断 及び曲げ座屈強度に及ぼす塑性の影響をGerardの方法に従い理論的に導くことにより塑性座屈簡易評価式を開発し、試験結果及びFEM解析結果を用いて検証した。以下に、本研究で得られた主な成果を示す。(1)試験体の初期形状及び材料特性を適切にモデル化することにより、FEM結果は試験結果と良く一致した。(2)座屈強度に及ぼす塑性及び初期形状不整の影響
岡田 純二; 月森 和之
動燃技報, (90), P. 1, 1994/06
高速炉の容器は軽水炉に比べて一般に薄肉であるため、地震時のせん断 荷重による座屈の防止が重要な課題となる。動燃事業団では、高速炉実用化のひとつとして種々の形状寸法、材料特性の円筒殻の座屈挙動を精度よく予測するための詳細解析法、及び設計基準への反映を考慮した合理的な座屈評価式の2つの手法の開発を目指しR&Dを展開してきた。詳細解析法に際しては、まず、当該座屈現象を効率的に解析するために有限要素の改良を実施し、計算時間から来る制約を緩和した。さらに、座屈理論式及びFINASによる詳細解析に基づき座屈強度を決定する因子を整理することによ り、座屈評価式を策定した。さらに、試験データに対する評価結果を統計的に処理することにより、座屈発生率と座屈安全係数の関係を検討した。本稿は、これら座屈評価に関する研究開発成果の主要点を紹介したものである。
岡田 純二; 山下 卓哉
PNC TN9410 93-086, 81 Pages, 1992/11
高速増殖炉(FBR)の容器や配管は、比較的薄肉構造であるため地震時等の座屈の防止に対する配慮が重要となる。本報告書は、座屈評価法を開発することを目的として実施している薄肉円筒殻のせん断曲げ座屈解析に関する第1報である。ここでは、当室で実施したせん断曲げ座屈試験に用いたSUS304L鋼製試験体の初期形状及び材料特性を詳細にモデル化した座屈シミュレーション解析を、汎用非線形構造解析システム「FINAS」を用いて実施した。さらに、座屈荷重に及ぼす初期形状不整の影響を定量的に評価することを試みるとともに、FEM解析手法の当該座屈問題に対する適用性を検討した。以下に、本検討で得られた知見を示す。(1) 形状不整量計測装置(CIMD)による形状測定データ及び形状近似プログラム(SAXON)を用いることにより、座屈試験体の初期形状を十分な精度でモデル化できることを確認した。(2) 円筒殻の初期形状及び材料特性のモデル化を適切に行なうことにより、せん断座屈、曲げ座屈及び両者が混在する場合の座屈現象に対し、その初期剛性及び座屈荷重をシミュレーション解析によって精度良く再現できた。試験結果と計算結果との差は座屈荷重について-2.5
4.5%程度であった。(3) 半径板厚比が167、長さ半径比が2.0の円筒殻においては、初期形状不整の有無により生ずる座屈モードが曲げ支配型からせん断支配型に変化する。
柄谷 和輝; 中村 茸*; 岡田 純二; 月森 和之; 岩田 耕司
PNC TN9410 92-191, 93 Pages, 1992/04
非弾性解析の高度化のためには高精度の構成モデルが不可欠である。本研究は高速炉の主要構造部材であるオーステナイトステンレス鋼の非弾性挙動を精度よく表現する2曲面繰返し塑性モデルについて,その適用性と精度を実構造物において検証することを目的としている。このために有孔平板繰返し変位負荷試験:CPVT(Cyclic Plasticity Verification Test)を実施し,ひずみ集中部における繰返し硬化挙動の観察を行った。また,この試験を模擬し,構成モデルとして2曲面繰返し塑性モデルを用いた詳細弾塑性解析を汎用構造解析プログラムFINASにより実施し,試験結果と比較検討した。以下に本報の主な成果をまとめる。(1)2曲面繰返し塑性モデルを用いた詳細弾塑性解析により,ひずみ集中部では繰返し硬化の進行とともに応力範囲の拡大とひずみ範囲の縮小が起こることを確認し,このモデルにより基本的な構造について高精度な解析が可能であることを示した。(2)CPVTにより塑性域におけるひずみ集中挙動を把握した。ただし繰返し硬化が顕著となる2%以上のひずみ範囲においてはひずみゲージの剥離によりその挙動を計測することができなかった。(3)試験データに信頼性のあるひずみ範囲が小さく繰返し硬化が顕著でない領域(ひずみ範囲1%程度)においては試験と解析結果はよく一致し,2曲面繰返し塑性モデルが有効であることを示した。
岡田 純二; 中村 貢*; 月森 和之; 山下 卓哉; 岩田 耕司
PNC TN9410 92-100, 91 Pages, 1992/03
高速増殖炉(Fast Breeder Reactor:FBR)の容器や配管は、基本的に薄肉構造であるため地震時等の座屈の防止に対する配慮が重要となる。本報告書は、座屈評価法を開発することを目的として実施している薄肉円筒殻のせん断曲げ座屈試験に関する第1報である。ここでは、特に円筒殻形状と座屈挙動の関係を明らかにすることを目的とし、形状の異なる円筒殻に生ずる座屈挙動の特徴を形状パラメータで整理することを試みた。同時に、座屈挙動に及ぼす初期形状不整や端部拘束条件の影響についても検討した。試験体には、原子炉容器をモデル化した内径500mmのSUS304鋼製薄肉円筒殻試験体を用いた。試験では、下端を固定した試験体の上端にせん断方向強制変位を静的に負荷した。せん断変位負荷により生ずる荷重,変位,ひずみ及び変形形状を測定し、その結果を基に曲げ及びせん断座屈の特徴を明らかにした。以下に、本研究で得られた知見を示す。(1) 曲げ座屈変形は負荷方向の円筒殻下部の膨らみとして、せん断座屈変形は側面中央部の斜めの皺として現われる。(2) 円筒殻の長さ半径の比(L/R)が増加するとともに、生ずる座屈モードはせん断座屈から曲げ座屈に移行する。両者の境界はL/R 2.0である。(3) 円筒殻の半径板厚の比(R/t)が増加するほど、座屈に至るまでに塑性する領域は減少し、生ずる座屈は弾性座屈に近づく。(4) 円筒殻に半径の1%程度の形状不整が存在する場合、座屈荷重(Qcr)は7%(軸方向2波)8%(周方向6波)低下した。Qcrの低下量は、座屈モードによる変形形状と形状不整パターンの関係により変化する。(5) 円筒殻端部の接続方法にTIG溶接を用いた場合とはめ板構造を用いた場合のQcrを比較すると、溶接の方が約5%小さくなる。(6) L/R及びR/tが増加するとともにQcrは低下し、その傾向は塑性の影響を考慮した簡易評価式から求めた座屈荷重(Qcr.ep)でほぼ説明できる。今後、円筒殻のせん断曲げ座屈に対する簡易評価式を高度化していくためには、塑性の影響に加え初期形状不整及び端部拘束条件の影響について検討していくことが必要である。
岡田 純二; 岩田 耕司; 山下 卓哉; 月森 和之
PNC TN9410 91-346, 43 Pages, 1991/09
高速増殖炉(Fast Breeder Reactor:FBR)の機器や配管は基本的に薄肉構造であるため,地震時等の座屈の防止に対する配慮が重要となる。本報告書は,FBR構造機器設計の安全裕度の適正化を図り,設計の合理化を実現することを目的とし,典型的な構造モデルである薄肉円筒殻のせん断曲げ座屈に関して,広範囲な形状及び材質の構造物に適用し得る簡易座屈評価式を提案するものである。本研究では,座屈強度に及ぼす塑性及び初期形状不整の影響を各々塑性低減係数,初期不整低減係数として表し,各係数を曲げ及びせん断座屈に対する弾性座屈評価式に乗ずることにより各座屈評価式を作成した。そして,せん断曲げ相互作用は無いものと仮定することにより両者のうち小さなものをその円筒殻の座屈強度とした。ここで,塑性低減係数は基本的にはGerardの方法に従いRamberg-Osgoodタイプの応力ひずみ関係を仮定することにより求めた。また,初期不整低減係数については塑性の影響が強い範囲(
=(R/t)・(
- /E)=00.6,ここで,R=半径,t=板厚,- =0.2%耐力,E=ヤング率である)の試験データを円筒殻の形状及び材料から定まるパラメータで整理することにより各々求めた。本報告書で得られた主な結果を以下に示す。1・座屈強度に及ぼす塑性及び初期不整の影響を,円筒殻の形状,材料パラメータを用いて表記することにより,これらの影響を考慮した簡易座屈評価式を作成した。2・動燃で行った座屈試験結果及び公表されている外部の座屈試験結果を用いて評価式を検証した結果,塑性の影響が強い範囲(=00.6)のせん断曲げ座屈に対して,本評価式が95%信頼下限値を与えることを確認した。
岡田 純二; 岩田 耕司; 月森 和之; 永田 敬
SMiRT12ポストセミナー(設置基準関係), ,
高速増殖炉の容器や配管は,比較的薄肉構造であるため地震時の座屈の防止に対する配慮が重要となる。特にFBR大型炉炉容器についは,断曲座屈を適切に評価する必要がある。そこで,円筒殻のせん断曲げ座屈強に及ぼす塑性や形状不整の影響を理論的に検討した評価式を開発し,その成果をSMiRT12会議(1993年8月開催)に発表する予定である。ここでは,時間の関係上SMiRT会議で十分に説明できない,当該座屈問題に対するFEM解析手法の適用性の検討結果について報告する。検討は、SUS304製試験体を用いた座屈試験及びFINASによるシミュレーション解析を実施することにより行った。試験体初期形状及び材料特性を詳細にモデル化し実施したFEM解析により得られた座屈挙動は試験結果と良い一致を示した。座屈強度に及ぼす初期不整の影響を,FEM解析結果に基づいた評価式は,試験及びFEM解析による座屈強度を適切に評価しうる事を確認した
岡田 純二; 月森 和之; 岩田 耕司; 永田 敬
Transactions of 12th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-12), ,
FBR大型炉炉容器について,地震時のせん断曲げ座屈強度を適切に評価するため,薄肉円筒殻試験体を用いたせん断曲げ座屈試験及びFINASを用いたシミュレ-ション解析を実施しせん断曲げ座屈挙動の特徴を調べるとともに,座屈強度評価に対するFEM解析の適用性を検討した。更に,円筒殻のせん断及び曲げ座屈強度に及ぼす塑性の影響をGerardの方法に従い理論的に導くことにより塑性座屈簡易評価式を開発し,試験結果及びFEM解析結果を用いて検証した。以下に,本研究で得られた主な成果を示す。1.試験体の初期形状及び材料特性を適切にモデル化することにより,F EM結果は試験結果と良く一致した。2.座屈強度に及ぼす塑性及び初期形状不整の影響を考慮した座屈簡易評 価式を開発した。本評価式により求めた座屈強度は試験及びFEM解析 結果と良く一致した。
