회주철 및 구상흑연주철에 있어서 압탕방안 및 합금원소가 수축결함의 생성에 미치는 영향을 연구하였다. 두 종류의 압탕방안으로 실린더형상의 계단상시편을 제조하였으며 회주철의 경우 5조성(ISO 150, 200, 250, 300, 350), 구상흑연주철의 경우 6조성(SG 10, 20, 30, 40, 50, 60)을 사용하였다. 회주철 및 구상흑연주칠 공히, 1차 압탕방안의 경우 액상수축에 의한 1차수축결함이 후육부의 표면에 발생하였으며 수축결함의 내면은 매끄러웠다. 회주철의 경우 응고수축에 의한 2차수축결함은 생성되지 않았으나 구상흑연주철의 경우 모든 시편의 내부열점에 2차수축결함이 발생하였고 그 내면은 거칠었다. 2차압탕방안의 경우 회주철의 모든 시편에서는 1차 및 2차수축결함이 발생되지 않았다. 그러나 구상흑연주철의 경우 탄화물 생성원소가 첨가된 SG 40, 50 및 60의 3조성에서 2차수축결함이 열점에 생성되었다. 견고한 ���V주형을 사용하였기 때문에 주형벽이동으로 인한 표면팽창은 어느 경우에도 관찰되지 않았다.
The design challenges when attempting to obtain sufficient strength for a deepwater steel catenary riser (SCR) include high stress near the hang-off location, an elevated beam-column buckling load due to the effective compression in the touchdown zone (TDZ), and increased stress and low-cycle fatigue damage in the TDZ. Therefore, a systematic strength analysis is required for the proper design of an SCR. However, deepwater SCR analysis is a new research area. Thus, the objective of this study was to develop an overall analysis procedure for a deepwater SCR. The structural behavior of a deepwater SCR under various environmental loading conditions was investigated, and a sensitivity analysis was conducted with respect to various parameters such as the SCR weight, weight of the internal contents, hang-off angle (HOA), and vertical soil stiffness. Based on a deepwater SCR design example, it was found that the maximum stress of an SCR occurred at a hang-off location under parallel loading direction with respect to the riser plane, except for a wave dominant dynamic survival loading condition. Furthermore, the tensile stress governed the total stress of the SCRs, whereas the bending stress governed the total stress at the TDZ. The weight of the SCR and internal contents affected the maximum stress of the SCR more than the HOA and vertical soil stiffness, because the weight of the SCR, including the internal contents, was directly related to its tensile stress.
Stress of a steam separator, equipment of the high-pressure (HP) evaporator for a HRSG, was analyzed and evaluated according to ASME Boiler & Pressure Vessel Code Section VIII Division 2. First, from the analysis results of the piping system model of the HP evaporator, reaction forces of the riser tubes connected to the steam separator, i.e., nozzle loads, were derived. Next, a finite element model of the steam separator was constructed and analyzed for the design pressure and the nozzle loads. The results show that the maximum stress occurred at the bore of the riser nozzle. The primary membrane stresses at the shell and nozzle were found to be less than the allowable stress. Next, the steam separator was analyzed for the steady-state operating conditions of operating pressure, operating temperature, and nozzle loads. The maximum stress occurred at the bore of the riser nozzle. The primary plus secondary membrane plus bending stress at the shell and nozzle was found to be less than the allowable stress.
Al-Si alloys have been steadily used as a potential material for the achievement of an efficient weight reduction in the automobile and aerospace industries due to its excellent castability and high strength-to-weight ratio. In this study, riser effect and mechanical properties were investigated according to the size of the sleeve. In addition, the effects of riser size on mechanical properties of castings were investigated. On the other hand flow and solidification process were simulated with a hybrid FDM/FEM package named ZCast. As a result, results of simulation and experiments were comparable regarding to the yield strength, tensile strength, elongation and hardness of casting. It proves the reliability of the simulation. It is expected that the proper size of riser can improve the recycling rate of metallic materials and reduce the cost of casting.
As the exploitation of oil and gas resources advances into deeper waters and harsher environments, the design and analysis of the flexible risers has become the research focus in the offshore engineering filed. Due to the complexity of the components and the sliding between the adjacent layers, the bending response of the flexible risers is highly non-linear. This paper presents the finite element analysis of the flexible risers under bending loads. The detailed finite element model of the flexible riser is established in ABAQUS software. This finite element model incorporates all the fine details of the riser to accurately predict its nonlinear structural behavior. Based on the finite element model, the bending moment-curvature relationships of a flexible riser under various axisymmetric loads have been investigated. The results have been compared with the analytical ones obtained from the literature and good agreements have been found. Moreover, the stress of the tendon armors has been studied. The non-linear relationship between the armor tendons' stress and the bending loads has been obtained.
The effect of processing and designing variables such as pouring temperature(1400 or $1500^{\circ}C$), inoculation and risering design(T and H type) on the formation of defects such as external depression, primary and secondary shrinkage cavities in GC150 gray cast iron was investigated. In T type risering design, external depression or primary shrinkage cavity due to liquid contraction was formed in all of the eight cases. Regardless of its modulus value, the riser could not function properly in T type risering design because directional solidification was not promoted toward the riser. On the other hand, the four cases of H type risering design in which thermal sleeves were set onto the risers produced defect-free castings. In both types of the risering designs, secondary shrinkage cavity caused by solidification contraction was not observed in the casting because of the expansion pressure due to graphite precipitation and the application of rigid pep-set mold. The degree of external depression or primary shrinkage cavity was reduced with lowered pouring temperature. The effect of inoculation was diminished because of the high carbon equivalent of GC 150 gray cast iron.
Sahoo, Patitapaban;Domala, Vamshikrishna;Sharma, R.
Ocean Systems Engineering
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제12권3호
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pp.301-333
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2022
Herein, we report meaningful and selective review of the progress made on 'Vortex Induced Vibration (VIV)' and 'Vortex Induced Motion (VIM)' of 'Structures of Specific Shapes (SoSS)' subjected to steady uniform flow and of relevance to/in marine structures. Important and critical elements of the numerical methods, experimental methods, and physical ideas are listed and analysed critically and the limitations of the current state of art of VIV/VIM are discussed in-detail. Our focus and aim are to analyse the existing researches with respect to the application in analyses, design and production of marine structures and the reported reviews centre on these only. We identify the critical and important issues that exist in the current literature and utilise these issues to highlight the challenges that need to be tackled to design and develop new age marine structures that can exist and operate safely in the areas of dominance by the VIV/VIM. Finally, we also identify some areas for future scope of research on VIV/VIM.
A study on passive cooling systems for concrete containment of advanced pressurized water reactors has been performed. The proposed passive containment cooling system (PCCS) consist of (1) condenser units located inside containment, (2) a steam condensing pool outside containment at higher elevation, and (3) downcommer/riser piping systems which provide coolant flow paths. During an accident causing high containment pressure and temperature, the steam/air mixture in containment is condensed on the outer surface of condenser tubes transferring the heat to coolant flowing inside tubes. The coolant transfers the heat to the steam condensing pool via natural circulation due to density difference. This PCCS has the following characteristic: (1) applicable to concrete containment system, (2) no limitation in plant capacity expansion, (3) efficient steam condensing mechanism (dropwise or film condensation at the surface of condenser tube), and (4) utilization of a fully passive mechanism. A preliminary conceptual design work has been done based on steady-state assumptions to determine important design parameter including the elevation of components and required heat transfer area of the condenser tube. Assuming a decay power level of 2%, the required heat transfer area for 1,000MWe plant is assessed to be about 2,000 ㎡ (equivalent to 1,600 of 10 m-long, 4-cm-OD tubes) with the relative elevation difference of 38 m between the condenser and steam condensing pool and the riser diameter of 0.62 m.
A study was conducted to find distribution patterns of minisprinkler without a bridge for the desing of microirrigation systems. The experiments were executed in a plastic house to minimize the effect of the wind. Data were collected at four different operation pressures and at 3 different riser heights. Sprayed water were collected by aluminium cans with 65mm diameter and 100mm height placed at 0.3m grid spacing . A schematic distribution pattern with distance from a minisprinkler was suggested for the layout design of the minisprinkler. Distribution pattern of the minisprinkler was found irregular in space. Distributin performance characteristics of the minisprinkler such as effective radius. , effective area, mean application depth, absolute maximum application depth, effective maximum application depth and coefficient of variation were determined. It was indicated that there is a trend of decrease in variation coefficient adn better water distribution by the increase in operation pressures and riser heights.
A method to design a boundary controller for global stabilization of three-dimensional nonlinear dynamics of flexible marine risers is presented in this paper. Equations of motion of the risers are first developed in a vector form. The boundary controller at the top end of the risers is then designed based on Lyapunov's direct method. Proof of existence and uniqueness of the solutions of the closed loop control system is carried out by using the Galerkin approximation method. It is shown that when there are no environmental disturbances, the proposed boundary controller is able to force the riser to be globally exponentially stable at its equilibrium position. When there are environmental disturbances, the riser is stabilized in the neighborhood of its equilibrium position by the proposed boundary controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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