EFFICIENT ANALYSOS OF PIPING SYSTEMS WITH JOINT DEFORMATION

접합부의 변형을 고려한 파이프 설비의 효율적인 해석

A piping system is a structure composed of pipes with various thickness, diameter and length. Accurate analysis of a piping system requires a complicated three dimensional finite element model and a computer system with large memory size, while a simplified model may result in system response prediction with deteriorated accuracy. An efficient analysis model for piping systems is proposed in the present study. The proposed model is developed by introducing pipe joint elements which accounts for the behavior of a pipe joint. Pipes are represented by beam elements and the effect of local deformation of pipe joints is replaced by joint element deformations. The proposed model which is as simple and efficient as a beam model can be used to obtain piping system response with accuracy close to that of a finite element model.

파이프 설비는 다양한 두께 및 직경, 길이를 가진 파이프들로 이루어진 구조물로서 정확한 해석을 위해서는 3차원의 유한요소 모델이 필요하다. 그러나 유한요소 모델에 의한 해석방법은 계산시간이 길어질 뿐만 아니라 방대한 양의 컴퓨터 용량을 필요로 한다. 반면에 파이프를 보요소로 가정한 단순한 해석 모델은 파이프 설비의 정확한 거동을 예측하기에 문제점이 많다. 따라서, 본 연구에서는 파이프 설비의 효율적인 해석모델을 제안하고자 한다. 제안된 해석모델은 보요소로 구성된 모델에 접합부 요소만을 추가함으로써 보요소만으로 구성된 모델만큼 단순하며, 또한 파이프 접합부의 국부적인 변형을 고려하기 때문에 파이프 설비의 거동을 정확히 예측할 수 있다. 예제 해석을 통하여 결과들을 비교함으로써 본 연구에서 제안한 모델의 효율성을 입증하였다.