Asymmetric creep behaviors of ceramics under high temperature were investigated. Based on the Norton's power-low creep equation, multidirectional creep equations were proposed for general geometric loading conditions. The proposed equations were implemented into finite element program (ABAQUS) to simulate creep behaviors of ceramics in complicated loading conditions. The calculated results were compared with experimental data for uniaxial compression of Si-SiC C-ring and flexure of Si-SiC and $Al_2O_3$ in the literature. The finite element results agreed well with experimental data when the principal stresses are smaller than the threshold stress for creep damage. A good agreement was also obtained for damage zone in Si-SiC bending creep specimen compared with experimental data.
This paper compares engineering estimation schemes of C* and creep COD for circumferential and axial through-wall cracked pipes at elevated temperatures with detailed 3-D elastic-creep finite element results. Engineering estimation schemes included the GE/EPRI method, the reference stress method where reference stress is defined based on the plastic limit load and the enhanced reference stress method where the reference stress is defined based on the optimized reference load. Systematic investigations are made not only on the effect of creep-deformation behaviour on C* and creep COD, but also on effects of the crack location, the pipe geometry, the crack length and the loading mode. Comparison of the FE results with engineering estimations provides that for idealized power law creep, estimated C* and COD rate results from the GE/EPRI method agree best with FE results. For general creep-deformation laws where either primary or tertiary creep is important and thus the GE/EPRI method is hard to apply, on the other hand, the enhanced reference stress method provides more accurate and robust estimations for C* and COD rate than the reference stress method.
Reactor pressure vessel (RPV) under severe accident conditions accompanied by core melting is exposed to direct high-temperature thermal loads. Understanding the creep behavior of the material is one of the most important factors for evaluating the structural integrity at these conditions. While damage evaluation studies have been conducted on critical structures of nuclear power plants through finite element (FE) analyses considering creep behavior, for accurate creep damage evaluation, constitutive equations considered in the FE analyses may have different results depending on the time hardening and strain hardening models as well as the tertiary creep consideration. The purpose of this study is to evaluate the creep damage under severe accident conditions by using FE method for a representative domestic RPV material, SA508 Gr.3. The effect of material hardening models and constitutive equations which are the main variables were also investigated.
The small punch creep (SPC) test has recently received much attention as a new alternative to the conventional uniaxial creep test because it needs only a miniature-sized specimen directly detached from an operating system or component without any serious sampling damages. However, it is difficult to obtain the equivalent uniaxial creep data directly from the SPC data. As a specimen is deformed by a punch in the SPC test, the test result is sensitive to the friction between them. Finite element analyses with various friction coefficients was performed and showed a tendency of increased SPC life with an increased friction coefficient. The necking position predicted by the SPC simulation with a proper friction coefficient showed good agreement with that observed from the real SPC test. Finally, a noble method to convert the SPC load and displacement rate into the equivalent uniaxial creep stress and strain rate, respectively, was established in this study.
이 연구에서는 강박스 거더 교량의 연속 바닥판 타설에 따른 거동규명을 위해 시공중인 교량에 대한 현장실험과 해석을 수행하였다. 해석 및 실험 결과는 교축을 따라 교량의 거동이 크게 변하는 몇몇 점들에서 단명의 상, 하부 플랜지의 변형률로 나타내었으며 이를 통해 제안된 해석모델의 적합성을 검토하였다. 해석적 연구를 위해 사용한 모델은 단면해석의 경우 적층단면을 사용하였으며 요소 강성은 변위법과 3점 가우스 수치적분을 사용하여 구성하였다. 끝으로 해석결과와 실험결과를 비교, 검토하였다.
본 논문에서는 평면 PC 사장교의 시장교의 각 단계를 고려할 뿐 아니라 재료의 비선형성은 물론 기하학적 비선형도 고려하는 해석방법을 제시했다. 재료의 시간의존적 특성들로는 콘크리트의 크리프, 건조수축, 강도증가와 PC 강재 및 케이블의 이완을 고려했다. 시공중의 각 단계를 표현하기 위해 시공명령어를 정의하여 임의의 해석단계마다 하중과 경계조건의 변화, 구조계의 변화와 가설장비의 이동을 고려했다. 본 해석방법을 실제적인 PC 사장교의 해석에 적용하여 시공의 진행에 따른 PC 사장교의 비선형거동 및 응력과 변형의 변화를 검토했고 또한 시공단계를 고려한 해석에 있어서 재료의 시간의존적 특성이 끼치는 영향을 검토했다.
본 연구에서는 포항이암을 대상으로 다양한 경계조건에서의 creep 시험을 수행하여 이암의 시간의존적 특성을 분석하였으며, 이를 바탕으로 기존에 발표된 creep에 대한 점탄성 모델 및 경험식들과 비교 분석함으로써 더 합리적으로 creep 특성을 평가할 수 있는 방법을 제안하고자 한다. Creep 시험결과를 Griggs(1936), Cottrell(1952) 및 Singh(1975)이 제안한 경험식에 대하여 분석한 결과, 전반적으로 응력수준 및 함수비가 증가할수록 creep 상수가 증가하는 경향을 나타내었다. 또한, Singh의 경험식에 의한 예측치는 실측치와 매우 높은 상관성을 보이고 있는 것을 확인할 수 있었으며, 이로부터 이암의 크리프 거동을 해석함에 있어 Singh의 경험식을 적용함이 바람직할 것으로 판단된다. 유동학적 모델인 Burger 모델에 의한 예측치와 실측치를 비교한 결과, 매우 좋은 일치를 보이고 있음을 알 수 있으며, 이로부터 이암의 크리프 거동을 해석함에 있어 Maxwell 요소와 Kelvin 요소를 직렬로 연결한 Burger 모델을 적용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
가스터빈 블레이드는 증기터빈 블레이드와 달리 냉각홀 및 냉각유로를 포함한 복잡한 형상으로 되어 있으며 복합화력의 운전특성에 따라 반복적이거나 지속적인 열-기계 하중 조건 하에서 운전된다. 따라서 블레이드는 운전시간에 따라 균일하지 못한 온도 분포나 응력 분포를 보이며, 이는 크리프나 열-기계피로 손상을 유발하며, 결국 가스터빈 블레이드의 수명을 단축시킨다. 결국 다양한 운전 조건에 따라 발생하는 응력을 정확하게 계산하는 것은 설비의 신뢰성을 보장하고 나아가 블레이드와 같은 고온 부품의 정확한 수명을 평가하는데 무엇보다 중요하다. 최근 들어 컴퓨터 기능이 좋아지고 상용 소프트웨어의 성능이 향상되어 실증 시험에 대한 대안으로 유동, 열 및 구조해석을 연결하는 전산해석이 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 가스터빈 실 운전조건을 고려하여 유동-열-구조 해석 기법을 연계하는 유체-구조 연성해석을 통해 블레이드 온도 및 응력분포를 계산하였다. 또한 해석 결과를 토대로 대표적인 손상기구인 크리프 및 열-기계 피로 손상 모델을 이용하여 블레이드의 수명을 평가하였다.
이 논문에서는 화재 발생에 따른 구조물의 성능 변화를 평가하기 위한 철근콘크리트 부재의 수치해석모델이 제안되었다. 화재 발생 시 유발되는 전도, 대류 및 복사열의 효과를 고려한 비정상 열전달 해석을 수행하였으며 이를 통해 단면 내 온도분포를 결정하였다. 또한, 적층섬유단면을 적용하여 온도증가로 인해 단면 내 위치에 따라 달라지는 재료의 비선형성을 고려하였다. 이 때, 온도변화에 따라 유발되는 열팽창 변형률, 비정상상태 변형률, 크리프 변형률 등의 비역학적 변형특성을 단면 내 각 섬유에 대해 고려함으로써 화재 발생 시의 극심한 온도증가를 고려한 비선형 해석을 수행하였다. 제안된 해석모델의 타당성을 입증하기 위하여 철근콘크리트부재의 표준화재실험으로부터 얻어진 실험결과와 해석결과를 비교하였으며, 특히, 화재 시간에 따른 저항능력의 변화를 살펴봄으로써, 철근콘크리트 부재의 거동특성을 평가하고 이를 설계규준에서 제시하는 단면 및 저항능력과 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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