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論文

Benchmark analysis of ductile fracture simulation for circumferentially cracked pipes subjected to bending

熊谷 知久*; 三浦 靖史*; 三浦 直樹*; Marie, S.*; Almahdi, R.*; 真野 晃宏; Li, Y.; 勝山 仁哉; 和田 義孝*; Hwang, J.-H.*; et al.

Journal of Pressure Vessel Technology, 144(1), p.011509_1 - 011509_18, 2022/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:22.02(Engineering, Mechanical)

延性材料の破壊挙動を予測するため、いくつかの延性破壊シミュレーション手法が提案されている。ただし、これらの手法には実機器への適用性に関する懸念がある。本研究では、パラメータの決定を含めたシミュレーション手法の予測能力を確認するため、実機器を想定した破壊試験に関する2つの問題を設定し、ベンチマーク解析を実施した。1つ目の問題は、周方向の表面亀裂及び貫通亀裂を有する配管に対する単調曲げ荷重負荷試験、2つ目の問題は、周方向貫通亀裂を有する配管に対する繰り返し曲げ荷重負荷試験である。ベンチマークの参加機関は、独自に選択した手法によって延性亀裂進展挙動を予測した。用いられた手法は、ボイド率基準を有するGurson-Tvergaard-Needleman(GTN)モデルに基づく有限要素法(FEM)、応力三軸度により修正される破壊ひずみ基準また破壊エネルギー基準に基づくFEM、Jまたは$$Delta$$J基準に基づく拡張FEM及び弾塑性粒子法等である。単調曲げ荷重負荷試験に関しては、すべての手法によるシミュレーションの結果が配管の変形と亀裂進展の挙動を精度よく再現し、シミュレーション手法の実機器への適用性が確認された。一方、繰り返し曲げ荷重負荷試験におけるこれらの挙動については、ほとんどの手法で再現できなかった。今後材料の繰り返し硬化特性等を考慮したパラメータの決定手法についてさらなる検討が必要であることを確認した。

論文

構造格子を用いたメッシュフリー有限要素解析における境界要素積分手法

山田 知典; 長嶋 利夫*

日本計算工学会論文集(インターネット), 2009(6), 7 Pages, 2009/03

従来の有限要素解析における要素生成の困難さを排除するためエレメントフリーガラーキン法(EFGM)を代表とする多くのメッシュフリー法が提案され久しい。これらの構造格子を利用したメッシュフリー法は解析対象の形状とメッシュ表面が一致するとは限らないため、境界条件、特に変位拘束等の基本境界条件をどのように適用するかという問題と境界上に存在する要素(境界要素)においていかに効率よく要素剛性行列を積分するかという問題が残されている。本研究ではメッシュフリー法の一種であるStructured eXtended FEMの定式化においてNewton-Cotes積分を利用した境界要素における効率的な要素剛性行列積分手法を示す。

報告書

WIND計画における配管内FPエアロゾル挙動解析(受託研究)

日高 昭秀; 丸山 結; 柴崎 博晶*; 前田 章雄; 原田 雄平; 長嶋 利夫*; 吉野 丈人*; 杉本 純

JAERI-Tech 98-026, 83 Pages, 1998/07

JAERI-Tech-98-026.pdf:4.17MB

WIND計画の配管内エアロゾル挙動解析では、原研のFPエアロゾル挙動解析コードART及び米国SNLのVICTORIAコードを用いて、BWR高圧シーケンスにおける逃し安全弁配管内でのFPエアロゾル挙動を解析するとともに、WIND計画で実施したWAD4及び5試験の解析を実施した。その結果、以下の知見が得られた。逃し安全弁配管へのエアロゾルの主要な沈着機構は乱流沈着である。沈着したFPからの崩壊熱により、逃し安全弁配管の温度は上昇するが、自然対流による除熱により破損には至らない。WAD4及び5試験で得られたCsIの沈着分布は、両コードによりほぼ適切に再現された。CsIガスの凝縮/再蒸発挙動に関して両コードに差が見られ、ARTの方が実験結果を良く再現した。WAD4及び5試験の配管接続部におけるCsI沈着量は比較的大きいので、今後はその部分の測定も実施する。

報告書

ニアフィ-ルド水理/核種移行解析における数値解の安全性に関する研究(III)[概要版]

伊藤 武彦*; 篠崎 剛史*; 角田 弘和*; 長嶋 利夫*; 義澤 宜明*

PNC TJ1222 97-010, 47 Pages, 1997/03

PNC-TJ1222-97-010.pdf:1.22MB

ニアフィールド水理/核種移行解析には緩衝材中および緩衝材の周辺母岩中での水理/核種移行プロセスを組み合わせたモデルが用いられ、コードの開発にあたり様々な数値解析/離散化手法が使用される。従って、性質を十分に把握したうえで解析コードを用いることは、解析結果もしくは評価の信頼性の観点から重要である。本研究ではモデル/コード適用範囲と数値解等の安定性について評価体系を確立する。昨年度に引き続き「TAGSAC」について、さまざまな不飽和特性を有する土壌を対象としたベンチマーク・テストを実施し、効率的に高精度な解を得るための空間分割を決定した。また断層を含む場合についてベンチマーク・テストを実施し、不飽和特性と解の収束性を検討した。さらに時間ステップ自動設定機能や三角柱要素の追加、要素ごとの三次元不均質透水係数場のとりこみなど、コードの改良あるいは部分的に新しい機能を付加する作業を実施し、「TAGSAC」利用性の向上を図った。一次元亀裂+マトリクス系核種移行解析コード「CRYSTAL」について、適応限界を把握するためにベンチマークを実施した。「CRYSTAL」はLaplace変換による解析解を利用したコードであり効率的なコードである。しかし、その解法ゆえに適応範囲を把握することは困難であった。今回のベンチマークでは、解析の精度を数値的に表す指標を導入し、その有用性を確かめた。

論文

Comparative study of FP deposition in WIND project by ART and VICTORIA

日高 昭秀; 杉本 純; 村松 健; 吉野 丈人*; 長嶋 利夫*

PSA95: Proc. of Probabilistic Safety Assessment Methodology and Applications, 1, p.241 - 246, 1995/00

原研では、配管信頼性実証試験(WIND計画)におけるFPエアロゾル挙動解析を原研が開発中のART及び米国NRCが開発中のVICTORIAコードを用いて実施している。両コードの解析能力を把握しARTコードの解析信頼性を向上させるため、同計画で予定されている実験及び加圧器サージライン内のCsI、CsOHの挙動に対して解析を行い、両コードの結果を比較した。その結果、2つのコードは全く独立に開発されたにもかかわらず、計算されたエアロゾルの沈着速度はほぼ一致した。また、両コードは配管内のFPガス及びエアロゾルの主要な挙動をモデル化していることを確認した。しかしながら、FPの化学形やエアロゾル質量分布に関する扱いが異なるために配管への沈着量に差が生じ、結果としてソースタームに影響することが明らかになった。今後、両コードの解析モデルの妥当性をWIND実験データ等を用いて検証する予定である。

口頭

A Simple and efficient hybrid numerical quadrature scheme for structured extended FEM

山田 知典; 長嶋 利夫*

no journal, , 

従来の有限要素解析における要素生成の困難さを排除するためエレメントフリーガラーキン法(EFGM)を代表とする多くのメッシュフリー法が提案され久しい。メッシュフリー法の実用化のため、本発表ではメッシュフリー法の一種であるStructured eXtended FEMにおいてNewton-Cotes積分を利用した境界要素における効率的な要素剛性行列積分手法を示す。

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