• 제목/요약/키워드: 원주방향관통균열

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하중-균열열림변위를 이용한 굽힘하중이 작용하는 원주방향 관통균열 배관의 새로운 J 실험법 (New J Testing Method Using Load-COD Curve for Circumferential Through-Wall Cracked Pipes under Bending)

  • 허남수;김윤재;김영진
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제30권1호
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    • pp.60-65
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    • 2006
  • The present paper provides experimental J estimation equation for the circumferential through-wall cracked pipe under four-point bending, based on the load-crack opening displacement (COD) record. Based on the limit analysis and the kinematically admissible rigid-body rotation field, the plastic ${\eta}$-factor for the load-COD record is derived and is compared with that for the load-load line displacement record. Comparison with the J results from detailed elastic-plastic finite element (FE) analysis shows that the proposed method based on the load-COD record provides reliable J estimates even for shallow cracks, whereas the conventional approach based on the load-load line displacement record gives erroneous results for shallow cracks. Thus, the proposed J estimation method could be recommended for testing the circumferential through-wall cracked pipe, particularly with shallow cracks.

3차원 유한요소 한계해석을 이용한 원주방향 경사관통균열 배관의 소성한계하중 (Plastic Limit Loads for Slanted Circumferential Through-Wall Cracked Pipes Using 3D Finite-Element Limit Analyses)

  • 장현민;조두호;김영진;허남수;심도준;최영환;박정순
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권10호
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    • pp.1329-1335
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    • 2011
  • 본 논문에서는 3 차원 유한요소 한계해석을 기반으로 하여 인장하중, 굽힘 모멘트 및 내압이 작용하는 원주방향 경사관통균열을 갖는 배관의 소성한계 하중값을 제안하였다. 본 연구에서 수행된 유한요소 모델 및 해석 방법은 이상화된 관통균열을 갖는 배관의 소성한계 하중값을 구하기 위한 기존의 이론식과의 비교를 통해 타당성을 입증하였다. 또한, 경사균열이 소성한계 하중값에 미치는 영향을 정량화하기 위하여 대규모의 3 차원 유한요소 해석을 통해 이상화된 관통균열 배관의 소성한계 하중값으로부터 경사관통균열 배관의 소성한계 하중값을 구할 수 있는 새로운 경사균열 보정계수를 제안하고자 한다. 본 논문의 결과인 경사균열 보정계수들은 각 하중조건 및 실제 조건의 형상들에 대해 표 형식으로 나타내었다.

참조응력 개념을 이용한 원주방향 관통균열 배관의 파괴역학 해석;실배관 실험 데이터와의 비교 (Reference Stress Based Fracture Mechanics Analysis for Circumferential Through-Wall Cracked Pipes;Comparison with Pipe Test Data)

  • 허남수;심도준;김윤재;김영진
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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    • pp.389-396
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    • 2003
  • This paper presents experimental validation of the enhanced reference stress based J estimates for circumferential through-wall cracked pipes, recently proposed by authors. Using the pipe test data for circumferential through-wall cracked pipes, the predicted fracture initiation and maximum moments according to the proposed enhanced reference stress method are compared with experimental ones as well as predictions from the R6 method. The results show that both the R6 method and the proposed method give conservative estimates of initiation and maximum moments for circumferential through-wall cracked pipes, compared to experimental data. For longer cracks, the proposed method reduces conservatism embedded in estimated J according to the R6 method, and the resulting predictions are less conservative, compared to those from the R6 method. For shorter cracks, on the other hand, the proposed method reduces possible non-conservatism embedded in estimated J according to the R6 method, and the resulting predictions are slightly more conservative.

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참조응력 개념을 이용한 원주방향 관통균열 배관의 파괴 역학 해석 - 실배관 실험 데이터와의 비교 - (Reference Stress Based Fracture Mechanics Analysis for Circumferential Through-Wall Cracked Pipes - Comparison with Pipe Test Data -)

  • 허남수;심도준;김윤재;김영진
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제27권4호
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    • pp.638-646
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    • 2003
  • This paper presents experimental validation of the enhanced reference stress based J estimates for circumferential through-wall cracked pipes. recently proposed by authors. Using the pipe test data for circumferential through-wall cracked pipes, the predicted fracture initiation and maximum moments according to the proposed enhanced reference stress method are compared with experimental ones as well as predictions from the R6 method. The results show that both the R6 method and the proposed method give conservative estimates of initiation and maximum moments for circumferential through-wall cracked pipes, compared to experimental data. For longer cracks, the proposed method reduces conservatism embedded in estimated J according to the R6 method, and the resulting predictions are less conservative, compared to those from the R6 method. For shorter cracks, on the other hand, the proposed method reduces possible non-conservatism embedded in estimated J according to the R6 method, and the resulting predictions are slightly more conservative.

순수 굽힘하중 작용조건에서의 대관 파괴역학 정가방법 비교

  • 장윤석;김현수;진태은
    • 한국원자력학회:학술대회논문집
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    • 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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    • pp.350-355
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    • 1998
  • 본 논문은 다양한 파괴역학 해석방법을 이용하여 원주방향 관통균열이 존재하는 탄소강 및 스레인레스강 배관의 하중 지지능력을 예측하기 위한 것이다. 이를 위해 실제적인 기본모델과 배관 및 균열의 형상, 재료물성치를 변화시킨 가상적인 특정모델을 대상으로 순수 굽힘하중 작용조건에서의 공학적 해석 및 유한요소해석을 수행하였으며, 타당성 검토를 위해 문헌에 제시된 실험결과와 비교하였다. 비교결과, 예측한 하중 지지능력은 각 평가방법 뿐만 아니라 배관 및 균열의 형상, 재료특성 등에 따라서도 차이를 보였으나, 전반적으로는 실험결과에 비해 보수적인 결과를 제시하는 것으로 나타났다.

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3차원 유한요소 한계해석을 이용한 관통균열 배관의 소성한계하중 (Plastic Limit Loads for Through-Wall Cracked Pipes Using 3-D Finite Element Limit Analyses)

  • 허남수;김영진
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제30권5호
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    • pp.568-575
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    • 2006
  • The present paper provides plastic limit load solutions of axial and circumferential through-wall cracked pipes based on detailed three-dimensional (3-D) finite element (FE) limit analysis using elastic-perfectly-plastic behavior. As a loading condition, axial tension, global bending moment, internal pressure, combined tension and bending and combined internal pressure and bending are considered for circumferential through-wall cracked pipes, while only internal pressure is considered for axial through-wall cracked pipes. Especially, more emphasis is given for through-wall cracked pipes subject to combined loading. Comparisons with existing solutions show a large discrepancy in short through-wall crack (both axial and circumferential) for internal pressure. In the case of combined loading, the FE limit analyses results show thickness effect on limit load solutions. Furthermore, the plastic limit load solution for circumferential through-wall cracked pipes under bending is applied to derive plastic $\eta\;and\;{\gamma}$-factor of testing circumferential through-wall cracked pipes to estimate fracture toughness. Being based on detailed 3-D FE limit analysis, the present solutions are believed to be meaningful fur structural integrity assessment of through-wall cracked pipes.

원주방향 부분 관통 균열이 존재하는 직관에 인장하중과 열하중의 복합하중이 가해지는 경우의 균열 선단 응력장 (Crack-tip Stress Field of Fully Circumferential Surface Cracked Pipe Under Combined Tension and Thermal Loads)

  • 제진호;김동준;김윤재
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제38권11호
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    • pp.1207-1214
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    • 2014
  • 균열이 존재하는 구조물의 균열 선단에서 과도한 소성 상태에 도달하게 되면 파괴역학 매개변수에 의하여 예측되는 균열 선단의 응력장이 실제와는 매우 다르게 나타난다. 구조물의 크기와 형상 그리고 하중의 형태에 따라 균열 선단의 응력장이 유일하지 않다. 이는 균열 선단의 구속 효과가 단일 매개변수 파괴역학으로 표현 될 수 없기 때문이다. 따라서 전통적으로 사용되었던 K, J를 이용한 단일 매개변수 파괴역학을 보완하기 위하여 다양한 시도가 있었고, 대표적으로 Q-응력이 있다. 본 논문에서는 Q-응력을 이용하여 원주방향으로 완전히 발달한 표면 균열이 있을 경우의 균열 선단의 구속 효과를 확인하였다. 고려된 하중은 일차하중으로 축 방향 인장하중과 반경방향 열구배에 의한 이차하중의 복합하중이다. 이차하중이 일차하중보다 구속효과가 더 심하며 기계하중보다 열하중이 뒤에 가해지는 열충격조건에서 구속효과가 더 심하게 나타남을 확인하였다.

원주방향 경사관통균열이 존재하는 두꺼운 배관의 탄성 균열열림변위 (Elastic Crack Opening Displacement of Slanted Circumferential Through-Wall Cracks in Thick-Walled Cylinder)

  • 한태송;허남수;심도준;김진수;이진호
    • 한국압력기기공학회 논문집
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    • 제8권3호
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    • pp.13-22
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    • 2012
  • According to recent research on leak-rate estimates to assess rupture probabilities of nuclear piping which contains a circumferential surface/through-wall cracks due to PWSCC, i.e., xLPR (Extremely Low Probability of Rupture) program, it has been revealed that the use of crack shape with an idealized circumferential through-wall crack during actual crack growth can lead to overestimate of the leak-rate. Thus, for accurate estimation of the leak-rate during crack growth, the more realistic crack shape that can simulate the crack shape transition from surface crack to through-wall crack should be used. In this context, in the present study, the elastic crack opening displacement of slanted circumferential through-wall crack in thick-walled cylinder was proposed based on 3-dimensional elastic finite element fracture mechanics analyses. To propose the elastic crack opening displacement of slanted circumferential through-wall crack in thick-walled cylinder, the geometric variables affecting crack opening displacement, i.e., thickness of cylinder, reference inner crack length and slant crack ratio were systematically varied. In terms of loading conditions, axial tension, global bending moment and internal pressure were considered. The present results can be applied to calculate the leak-rate considering more realistic crack shape transition from surface crack to idealized through-wall crack, and can be expected to enhance current leak-rate estimation scheme, for instance, in xLPR program etc.

원주방향 관통균열이 용접부 중앙에 존재하는 V-그루브 맞대기 용접배관의 한계하중 해석 (Mismatch Limit Load Analyses for V-groove Welded Pipe with Through-wall Circumferential Defect in Centre of Weld)

  • 김상현;한재준;정진택;김윤재
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제37권11호
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    • pp.1379-1386
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    • 2013
  • 본 논문에서는 용접부 중앙에 원주방향 관통균열이 있는 V-그루브 맞대기 용접 배관의 한계하중 해석을 수행하였다. V-그루브 맞대기 용접 배관이 그루브 각 $45^{\circ}$, $90^{\circ}$를 갖는 형상에 대한 한계하중 식을 제시하기 위해 용접 형상의 변화에 따른 용접부 너비를 정의하였고 강도불일치 비, 용접부 너비, 균열 길이 및 배관 반경 비에 대한 체계적인 변수 해석을 수행 하였다. 모재와 용접재는 탄성 완전소성재료로 가정하였으며 상불일치와 하불일치 조건에서의 인장 하중과 굽힘 하중에 대한 강도불일치 한계하중이 강도불일치 비($M_F$)와 형상변수(${\psi}$)를 통해 정량화 됨을 유한요소 해석을 통해 확인하였다.

원주방향 관통균열 배관의 균열열림 평가에 미치는 압력유기굽힘의 구속효과 (Effect of Restraint of Pressure Induced Bending on Crack Opening Evaluation for Circumferential Through-Wall Cracked Pipe)

  • 김진원;박치용
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제25권11호
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    • pp.1873-1880
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    • 2001
  • The effects of restraint of pressure induced bending(PIB) on crack opening for circumferential through-wall crack in a pipe were investigated. In this study, the elastic and elastic-plastic finite element analyses were performed to evaluate crack opening displacement(COD) for various restraint conditions and crack size. The results showed the restraint of PIB decreased crack opening for a given crack size and tensile stress, and the decrease in crack opening was considerable for large crack and short restraint length. A1so, the effect was more significant in tole results of elastic-plastic analysis compared with in the elastic analysis results. In the elastic-plastic analysis results, tole restraint effect was increased with increasing applied tensile stress corresponding to internal pressure. Additionally, the restraint effect on COD was independent on the variation in pipe diameter and decreased with increasing pipe thickness, and It depended on not total restraint length but shorter restraint length for non-symmetrically restrained.