• 제목/요약/키워드: 곡관 요소

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반복 하중에 의한 곡관의 피로 균열 해석 (Fatigue Fracture Analysis of Curved Pipes Under Cyclic Loading)

  • 장형운;정재욱;홍정욱
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제29권4호
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    • pp.363-368
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    • 2016
  • 본 연구에서는 수치해석을 통하여 반복하중으로 인해 곡관에 형성되는 피로균열에 대한 분석을 수행하였다. 곡관의 수치해석 모델을 개발하였으며, 균열 형성 시점과 형성 과정에 기초하여 수치해석 모델을 검증하였다. 요소에 erosion 기능을 적용하여 피로균열을 표현하고 형성 시점을 추정하고자 하였으며, 두께방향으로 다수의 요소를 배치하여 균열의 형성 과정 또한 모사하고자 하였다. 100 mm 변위에 대한 실험결과와 비교하여 균열의 형성 시점 및 형상이 잘 일치하는 것을 확인하였으며, 추가적인 다른 변위에 대한 균열의 형성 시점 또한 예측하였다. 본 모델을 사용하여 다양한 형태의 하중에 대해 해석을 수행한다면 곡관의 형상 및 특성에 따른 하중과 균열 형성시점의 관계를 예측할 수 있을 것으로 기대된다.

일정속도 유체를 운반하는 곡관의 유한요소 진동해석 (Finite Element Vibration Analysis of a Curved Pipe Conveying Fluid with Uniform Velocity)

  • 이성현;정의봉;서영수
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제18권10호
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    • pp.1049-1056
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    • 2008
  • A method for the vibration analysis of curved beam conveying fluid with uniform velocity was presented. The dynamics of curved beam is based on the inextensible theory. Both in-plane motion and out-of-plane motion of curved beam were discussed. The finite element method was formulated to solve the governing equations. The natural frequencies calculated by the presented method were compared with those by analytical solution, straight beam theories and Nastran. As the velocity of fluid becomes larger, the results by straight beam model became different from those by curved beam model. And it was shown that the curved beam element should be used to predict the critical velocity of fluid exactly. The influence of fluid velocity on the frequency response function was also discussed.

일정속도를 갖는 유체를 포함하는 곡관의 유한요소 진동해석 (Finite Element Vibration Analysis of Curved Beam Conveying Fluid of Uniform Velocity)

  • 서영수;정의봉;오준석
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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    • pp.285-290
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    • 2003
  • A method for the dynamic analysis of curved beam conveying fluid presents. The dynamics of curved beam is based on inextensible theory and the fluid in curved beam has uniform velocity. The equations of motion of curved beam are decoupled by in-plane motion and out-of$.$Plane motion. The solutions of equations are presented by a finite element method and validate by comparing the natural frequency with analytical solution, straight beam theories and Nastran. The influence of fluid velocity on the frequency response function is illustrated and discussed.

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압력과 모멘트의 복합하중을 받는 곡관에 대한 유한요소 한계하중 해석 (Limit Loads for Pipe Bends under Combined Pressure and in-Plane Bending Based on Finite Element Limit Analysis)

  • 오창식;김윤재
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제30권5호
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    • pp.505-511
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    • 2006
  • In the present paper, approximate plastic limit load solutions fur pipe bends under combined internal pressure and bending are obtained from detailed three-dimensional (3-D) FE limit analyses based on elastic-perfectly plastic materials with the small geometry change option. The present FE results show that existing limit load solutions for pipe bends are lower bounds but can be very different from the present FE results in some cases, particularly for bending. Accordingly closed-form approximations are proposed for pipe bends under combined pressure and in-plane bending based on the present FE results. The proposed limit load solutions would be a basis of defective pipe bends and be useful to estimate non-linear fracture mechanics parameters based on the reference stress approach.

압력과 모멘트의 복합하중을 받는 곡관에 대한 유한요소 한계하중 해석 (Limit Loads for Pipe Bends under Combined Pressure and in-Plane Bending Based on Finite Element Limit Analysis)

  • 오창식;김윤재
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.401-402
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    • 2006
  • In the present paper, approximate plastic limit load solutions for pipe bends under combined internal pressure and bending are obtained from detailed three-dimensional (3-D) FE limit analyses based on elastic-perfectly plastic materials with the small geometry change option. The present FE results show that existing limit load solutions for pipe bends are lower bounds but can be very different from the present FE results in some cases, particularly for bending. Accordingly closed-form approximations are proposed for pipe bends under combined pressure and in-plane bending based on the present FE results. The proposed limit load solutions would be a basis of defective pipe bends and be useful to estimate non-linear fracture mechanics parameters based on the reference stress approach.

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매개변수 적용범위를 확장한 배관 곡관부에 용접 부착된 원형관 이음부의 이차응력지수 (Stress Indices of Hollow Circular Cross Section Welded Attachments on Piping Elbows with the Extended Parameters Range)

  • 이건석;문승재
    • 플랜트 저널
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    • 제15권4호
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    • pp.43-51
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    • 2019
  • 배관계를 지지하는 목적으로 자주 사용되는 일체형 용접부착물은 응력집중효과로 인한 국부응력을 유발시켜 종종배관의 파손을 일으키기 때문에 사용에 각별한 주의를 요구하고 있다. 국내 원자력 발전소 배관 곡관부에 부착된 원형관의 국부응력 평가는 EPRI TR-107453에 따라 평가하고 있지만, 이의 적용에는 배관과 부착물의 크기에 관한 특정 매개변수 범위의 제한사항이 있다. 이 논문에서는 유한요소해석을 활용하여 모델들의 치수를 기반으로 한 매개변수 연구를 수행하여 기술적 근거를 확립하고 연구 결과에 대한 회귀분석을 통해 확장된 매개변수 범위를 갖는 곡관부에 부착된 원형관 이음부의 이차응력지수 산출 상관관계식을 도출하였다. 본 연구를 통해 개발된 새로운 상관관계식에 대한 검증을 통해 현재 평가기준의 대체 기준으로써 적용할 것을 제안한다.

직관과 곡관의 경계 용접부에 존재하는 원주방향 표면균열에 대한 탄소성 파괴역학 해석 (Elastic-Plastic Fracture Mechanics Analyses For circumferential Part-through Surface Cracks At The Interface Between Elbows and Pipes)

  • 송태광;오창균;김윤재;김종성;진태은
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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    • pp.1766-1771
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    • 2007
  • This paper presents plastic limit loads and approximate J-integral estimates for circumferential part-through surface crack at the interface between elbows and pipes. Based on finite element limit analyses using elastic-perfectly plastic materials, plastic limit moments under in-plane bending are obtained and it is found that they are similar those for circumferential part-through surface cracks in the center of elbow. Based on present FE results, closed-form limit load solutions are proposed. Welds are not explicitly considered and all materials are assumed to be homogeneous. And the method to estimate the elastic-plastic J-integral for circumferential part-through surface cracks at the interface between elbows and straight pipes is proposed based on the reference stress approach, which was compared with corresponding solutions for straight pipes.

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면외 굽힘하중과 내압의 복합하중을 받는 곡관의 소성하중 (Plastic loads of pipe bends under combined pressure and out-of-plane bending)

  • 이국희;김윤재;박치용;이성호;김태룡
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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    • pp.1836-1841
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    • 2007
  • Based on three-dimensional (3-D) FE limit analyses, this paper provides plastic limit and TES(Twice-Elastic-Slope) loads for pipe bends under combined pressure and out-of-plane bending. The plastic limit loads are determined from FE limit analyses based on elastic-perfectly-plastic materials using the small geometry change option, and the FE limit analyses using the large geometry change option provide TES plastic loads. A wide range of parameters related to the bend geometry is considered. Based on the FE results, closed-form approximations of plastic limit and TES plastic load solutions for pipe bends under out-of-plane bending are proposed.

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SMAC 음해법에 의한 큰 곡률를 갖는 정사각형 덕트내의 비압축성 층류 입구유동 (Incompressible Laminar Entry Flows in a Square Duct of Strong Curvature Using an Implicit SMAC Scheme)

  • 신병록;정소추 이 명
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.35-46
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    • 1996
  • 원심형 임펠러 내부 유로등 큰 곡률을 수반하는 터보기계 요소의 유동해석을 위한 계산코드를 개발하였다. 이 코드에서는 곡선좌표계에 유도된 3차원 비압축성 Navier-Stokes의 운동 방정식을 SMAC 음해법으로 푼다. 이 코드를 이용하여 유로의 단면이 정사각형이고 90도로 굽은 덕트내부의 층류 입구유동을 해석하고, 굽은 관 특유의 유동현상을 수치모사하였다 또한 곡관부 입구에서 충분히 발달한 유동, 또는 발달중인 유동이 유입될 경우에 이것이 곡관부 내부의 유동에 미치는 영향을 상·하류의 계산영역이 서로 다를 몇몇 유동장에 대하여 조사하고, 본 계산에서 얻어진 결과와 실형결과와의 비교로 본 3차원 유동해석 코드의 유효성을 검토 하였다.

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압력과 모멘트의 복합하중을 받는 곡관의 소성 붕괴하중 예측식 개발 (Closed-Form Plastic Collapse Loads of Pipe Bends Under Combined Pressure and In-Plane Bending)

  • 오창식;김윤재
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제30권8호
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    • pp.1008-1015
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    • 2006
  • Based on three-dimensional (3-D) FE limit analyses, this paper provides plastic limit, collapse and instability load solutions for pipe bends under combined pressure and in-plane bending. The plastic limit loads are determined from FE limit analyses based on elastic-perfectly plastic materials using the small geometry change option, and the FE limit analyses using the large geometry change option provide plastic collapse loads (using the twice-elastic-slope method) and instability loads. For the bending mode, both closing bending and opening bending are considered, and a wide range of parameters related to the bend geometry is considered. Based on the FE results, closed-form approximations of plastic limit and collapse load solutions for pipe bends under combined pressure and bending are proposed.