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宮崎 明美
構造工学論文集,B, 52B, p.119 - 124, 2006/03
構造物が衝撃的外力を受けたとき、構造物内部では応力波が発生し、接合部や境界における反射や透過を繰返しながら伝播する。この伝播現象を解明することは、いまだ未解明である構造物の接合部等におけるエネルギー逸散現象を解明するための有効な知見となることが期待される。従来の振動モデルでは質量が離散的に扱われているため、対象となる周波数範囲に上限が生じ、伝播現象を正確に表現することができない。一方、質量を連続的に扱った振動モデル(連続体モデル)は周波数範囲の制限がなく波動現象も扱えるため、慣性項の影響という観点からは振動・波動現象の忠実な再現が可能である。本研究では、原子力プラント全容の実運用時における動的現象シミュレーションシステム(3次元仮想振動台)の開発において、特に配管系構造物における応力波伝播現象及び減衰機構の解明を目的とする。著者らはこれまで、連続体モデルを基礎とする3次元フレーム構造物の波動伝播解析手法を開発してきた。本論文では、せん断変形が憂慮される配管系構造物に本手法を適用するためにチモシェンコ梁理論を導入し、梁のせん断波の伝播を厳密に扱える3次元フレーム要素の定式化を示す。また、チモシェンコ梁理論と従来梁理論を比較し、従来梁理論の適用範囲を明示し、本手法の有効性を述べる。
宮崎 明美
Proceedings of 13th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-13) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/05
原子力施設などの重要建築物では、常に高レベルの安全性及び機能性を維持するための性能が求められている。特に、配管などのフレーム構造物は、高周波領域の応答まで考慮できる詳細解析の必要性が高まっており、実現象を再現できるモデル化の重要性が増してきている。本研究では、複雑な部材配置を有する組立構造物を対象とし、波動伝播現象を解明することを目的とする。そのために有効な手法としてスペクトル要素法(SEM)を採用している。SEMは周波数領域で有限要素を組立てることにより複合構造物における応力波の伝播を解析する手法である。膨大な計算量とメモリーを必要とするため、これまで多部材からなる複雑構造物に適用された例はほとんどみられない。本論文では、通常曲げ変形のみを考慮しているSEM梁要素にせん断変形を追加し、より高周波まで扱える3次元フレームの定式化について述べる。さらに、曲げ変形のみを考慮した要素との比較を行い、その有効性を示している。
柴田 大受; 石原 正博
Proceedings of International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2003 (ATEM '03) (CD-ROM), 5 Pages, 2003/09
酸化損傷は黒鉛材料の巨視的な特性を悪化させる一つの要因として考えられている。特に高温ガス炉への応用においては、黒鉛内部の酸化劣化状態を予測し、ヤング率等の機械的特性を把握することが重要である。そこで、内部酸化状態及びこれに起因するヤング率等の評価のための基礎的な検討を行い、超音波伝播特性を考慮した新たな評価モデルを提案した。提案モデルは結晶粒の方向依存や気孔形状等を確率論的に取り扱うものである。本モデルからは超音波の波高値,減衰特性等とともに音速が得られる。そこで、超音波の音速からヤング率を評価し、実測値との比較検討を行いモデルの妥当性について検討したところ、微粒等方性黒鉛及び粗粒異方性黒鉛についてヤング率の気孔率依存性が実測値と予測値でよく一致した。すなわち、本モデルが黒鉛材料に適用性できることが明らかとなった。
柴田 大受; 石原 正博
Transactions of 17th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-17) (CD-ROM), 8 Pages, 2003/08
高温ガス炉の炉内黒鉛構造物は、酸化や中性子照射などにより機械的特性が徐々に変化するため、供用期間中にその健全性を確認する必要がある。酸化による機械的特性の低下は黒鉛内部の気孔の状態に依存するので、結晶粒や気孔などの微細構造に基づいた多結晶体中の超音波伝播解析モデルを用いれば、非破壊的な機械的特性評価が可能になる。一方、このモデルを炉内の黒鉛に適用するには、中性子照射の効果を考慮する必要がある。そこで、新たに中性子照射の効果を考慮した超音波伝播モデルを開発し、HTTRで使用されているIG-110黒鉛のヤング率について、その適用性を検討した。その結果、炉内黒鉛構造物の機械的特性の評価にこの解析モデルを適用できる見通しを得た。
柴田 大受; 石原 正博
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16) (CD-ROM), 8 Pages, 2001/08
黒鉛は酸化により機械的特性が低下するため、高温ガス炉の炉内黒鉛構造物は供用期間中検査においてその健全性を確認する必要がある。酸化による機械的特性の低下は黒鉛内部の気孔状態に依存するので、気孔状態の変化から機械的特性を評価するため、多孔質セラミックス中の気孔と超音波との衝突過程に基づく超音波伝播モデルの酸化黒鉛への適用性について検討した。この超音波伝播モデルを用いて、酸化の進行に伴う黒鉛のヤング率の低下について調べ、酸化に伴う黒鉛内部の気孔状態の変化として気孔寸法、気孔率に加えて気孔形状の変化が解析上重要な因子の一つであることを示した。その結果、酸化による黒鉛の機械的特性の低下の評価にこの解析モデルを適用できる見通しを得た。
石原 正博; 柴田 大受
第4回構造物の安全性・信頼性に関する国内シンポジウム講演論文集, p.101 - 108, 2000/00
セラミックスの超音波伝播メカニズムとして、入射した超音波と均一に配列した気孔との相互干渉を考慮したものが高坪らにより提案され、微細構造と超音波物性との相関性について研究が進められている。一方、実用的な材料の場合には、黒鉛の酸化のように気孔サイズが一様でない場合が多く、この場合の超音波波形の解析が重要であることが多い。そこで、本報告では気孔サイズが異なる場合の超音波波形について解析的な検討を行い、超音波と非均一に配列した気孔との相互干渉効果を考慮した超音波伝播モデルを提案した。提案モデルの工学的な応用として、超音波伝播モデル及び破壊力学モデル組み合わせモデルを検討したところ、この組み合わせモデルにより超音波伝播波形から酸化後の黒鉛材料の強度予測が可能であることがわかった。
石原 正博; 柴田 大受
日本機械学会第12回計算力学講演会講演論文集, 5, p.289 - 290, 1999/00
多孔質セラミックス中の伝播波形について、入射波と気孔との相互作用を考慮して、乱数を用いたシミュレーション解析を行った。解析では、相互作用として気孔に当たらずに進む直接波、気孔の周辺を回る迂回波及び気孔により跳ね返される反射波の3つのモードを考慮した。シミュレーション解析と確率論的観点から求められる理論解との比較により、モデル化する気孔の層数が100程度で、試行回数を100回程度とすれば、伝播波が平均値及び波形ともに理論解とほぼ一致することがわかり、乱数を用いた伝播波形についてのシミュレーション解析の妥当性が示された。
鈴木 威祐*; 山岸 義和; 時田 一雄*
IWGGCR-22, p.45 - 52, 1990/00
本報は、高温工学試験研究炉の耐震設計を行うために必要な地震荷重についての検討のうち、敷地周辺の地震活動性と敷地の波動伝播特性についての検討結果をまとめ、発表するものである。地震活動性についての検討では設計上考慮している基準地震振動が過去の地震の調査結果により十分な安全性を有していることを示し、波動伝播特性についての検討では敷地内で実施した地震観測結果と解析結果の整合性を示し、適切な地震荷重の予測が行われていることを示している。
伊藤 公孝; 福山 淳*; 伊藤 早苗*
Comput.Phys.Commun., 32, p.35 - 44, 1984/00
被引用回数：5 パーセンタイル：56.59(Computer Science, Interdisciplinary Applications)トカマクに閉込められた二成分イオンプラズマ中のICRF波の構造を解くための数値的方法について述べる。有限差分法により伝播方程式を解き、数値精度や収束性について論ずる。
伊藤 公孝; 伊藤 早苗*; 福山 淳*
Japanese Journal of Applied Physics, 23(7), p.889 - 896, 1984/00
被引用回数：4 パーセンタイル：32.28(Physics, Applied)粒子運動論的手法でトカマク内のICRF法の伝播吸収を解析するコードをINTORトカマクに応用し、加熱入力分布やエネルギー分配比を求めた。あわせて不純物発生について述べ、アンテナの位置の効果を調べた。
伊藤 公孝; 伊藤 早苗*; 福山 淳*
Nucl.Fnsion, 24(1), p.13 - 31, 1984/00
被引用回数：51 パーセンタイル：80.47(Physics, Fluids & Plasmas)イオンサイクロトロン周波数帯の波動のトカマク中に於ける伝播を三次元的に求めた。二成分イオンプラズマの密度包配や磁場包配、壁やアンテナの形状を考慮に入れて、波動伝播方程式を直接法により数値的に解いた。波の加熱領域への近接性やアンテナ負荷抵抗のパラメータ依存性を明らかにし、最適なアンテナ設計への条件を明らかにした。
篠田 度; 今岡 恒夫*; 川部 隆平*; 石川 迪夫
JAERI-M 4473, 106 Pages, 1971/06
この報告書は、圧力波伝播現象解析コードBURSTを用いて行なった解析結果について述べたものである。流路としては、単管から模擬原子炉に至る広い範囲を対象とし、その中に末飽和水あるいは過熱蒸気の充たされている単相流体系における圧力彼伝播現象を解明した。解析の結果、BURSTコードのモデルの妥当性を確認し、使用上の注意事項ならびに適用限界を明らかにすることができた。又、諸種の流路における圧力波伝播現象の特徴、例えば、断面積のゆるやかに変化する部分では、透過波形に歪を生ずること、等、を明らかにした。
