The structural analysis of a reactor coolant pump(RCP) of a nuclear power plant is very important for the safety assessment of the plant. Accurate boundary conditions for the heat transfer coefficient are required for reliable thermal stress analysis of the pump casing, especially in transient operations of the pump since the coolant properties are largely dependent on operational conditions. In the present study, a 3D mixed flow type coolant pump was modeled from the RCP drawings and analyzed in the steady state and number of transient flow conditions by using a commercial code STAR-CD. From the result of the computation, it is seen that the average heat transfer coefficients for the cases considered are found to be the suggested values of the manufacturer, Westinghouse Energy System. The unevenness in local heat transfer coefficients, however, is found to be considerable so that the use of average heat transfer coefficients in all boundaries might not give reliable thermal stress predictions.
Khatami, Alireza;Heshmati, Mahdi;Aghakouchak, Ali Akbar
Earthquakes and Structures
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v.19
no.3
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pp.197-214
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2020
Diagrid structures have been introduced as a fairly modern lateral load-resisting system in the design of high-rise buildings. In this paper, a novel diagrid system called tube-in-tube diagrid building is introduced and assessed through pushover and incremental dynamic analyses. The main objectives of this paper are to find the optimum angle of interior and exterior diagrid tube and evaluate the efficiency of diagrid core on the probability of collapse comparing to the conventional diagrid system. Finally, the seismic performance factors of the proposed system are validated according to the FEMA P695 methodology. To achieve these, 36-story diagrid buildings with various external and internal diagonal angles are designed and then 3-D nonlinear models of these structures developed in PERFORM-3D. The results show that weight of steel material highly depends on diagonal angle of exterior tube. Adding diagrid core generally increases the over-strength factor and collapse margin ratio of tall diagrid buildings confirming high seismic safety margin for tube-in-tube diagrid buildings under severe excitations. Collapse probabilities of both structural systems under MCE records are less than 10%. Finally, response modification factor of 3.0 and over-strength factor of 2.0 and 2.5 are proposed for design of typical diagrid and tube-in-tube diagrid buildings, respectively.
This paper is focused on fractal analysis of the surface cracking, a new tool for safety evaluation of corroded reinforced concrete (RC) beams. Comprehensive experimental investigations, including flexural tests, coupon tests on strength evaluation of corroded concrete and rusty rebar, and pullout tests to determine bond strength between concrete and rebar were carried out on nine Corroded Reinforced Concrete Beams (CRCB) exposed to an aggressive environment for more than 10 years. In combination with test results from a previous study on CRCBs fabricated in the laboratory from accelerated methods, it is found that, for both types of beams, the surface cracking distributions are fractal in character at loading and failure stages. Fractal dimension is calculated for all specimens at different corrosion states based on fractal analysis method. Relationships between the fractal dimension and mechanical properties of corroded concrete, rebar corrosion ratio, and ductility of CRCBs are discussed in detail. It is concluded that the fractal dimension can act as a damage index and can be efficiently used to describe the corrosion state of CRCBs.
A large number of residential buildings in regions subjected to severe earthquakes do not have enough load carrying capacity. The most of them have been constructed without receiving any structural engineering attention. It is practically almost impossible to perform detailed experimental evaluation and analytical analysis for each building to determine their seismic vulnerability, because of time and cost constraints. This fact points to a need for a simple evaluation method that focuses on selection of buildings which do not have the life safety performance level by adopting the main requirements given in the seismic codes. This paper deals with seismic assessment of existing reinforced concrete residential buildings and contains an alternative simplified procedure for seismic evaluation of buildings. Accuracy of the proposed procedure is examined by taking into account existing 250 buildings. When the results of the proposed procedure are compared with those of the detailed analyses, it can be seen that the results are quite compatible. It is seen that the accuracy of the proposed procedure is about 80% according to the detailed analysis results of existing buildings. This accuracy percentage indicates that the proposed procedure in this paper can be easily applied to existing buildings to predict their seismic performance level as a first approach before implementing the detailed and complex analyses.
Reinforced polyurethane foam (RPUF) is one of the important materials of Mark III type insulation systems used in liquefied natural gas (LNG) cargo containment systems. However, RPUF is the most difficult material to use with regard to its safety assessment, because there is little public and reliable data on its mechanical properties, and even some public data show relatively large differences. In this study, to investigate the structural response of the system under compressive loads such as sloshing action, time-dependent characteristics of RPUF were examined. A series of compressive load tests of the insulation system including RPUF under various temperature conditions was carried out using specimens with rectangular section. As a result, the relationship between deformation of RPUF and time is linear and dependent on the loading rate, so the concept of strain rate could be applied to the analysis of the insulation system. Also, we found that the spring constant tends to converge to a value as the loading rate increases and that the convergence level is dependent on temperature.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.18
no.10
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pp.154-160
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2001
For major structural components periodic inspections and integrity assessments are needed for the safety. However, many flaws are undetectable because sampling inspection is carried out during in-service inspection. Probabilistic integrity assessment is applied to take into consideration of uncertainty and variance of input parameters arise due to material properties and undetectable cracks. This paper describes a Probabilistic Fracture Mechanics(PFM) analysis based on the Monte Carlo(MC) algorithms. Taking a number of sampling data of probabilistic variables such as fracture toughness value, crack depth and aspect ratio of an initial surface crack, a MC simulation of failure judgement of samples is performed. for the verification of this analysis, a comparison study of the PFM analysis using a commercial code, mathematical method is carried out and a good agreement was observed between those results.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2014.10a
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pp.399-401
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2014
The comprehensive vibration assessment program(CVAP) of APR+ nuclear power plant(NPP) is classified as non-prototype, category II with Palo Verde NPP as valid prototype. In this paper, CVAP for first plant of APR+ NPP is proposed. The Control Element Assembly(CEA) shroud of APR+ NPP is different from that of Palo Verde NPP. And the Core Support Barrel(CSB) outer diameter and the flow rate of normal operation of APR+ NPP are larger than those of Palo Verde NPP. Vibration and stress analysis program should be conducted to establish test acceptance criteria. Limited vibration measurement program should be implemented to establish the margin of safety, demonstrate the satisfaction of test acceptance criteria and confirm the similar vibratory response between the APR+ and Palo Verde NPP. Because of the change of normal operation condition, the nominal differences between APR+ and Palo Verde NPP in the structural and hydraulic analysis are studied to determine the measurement locations.
Reinforcement corrosion can cause serious safety deterioration to aging concrete structures exposed in aggressive environments. This paper presents an approach for reliability analyses of deteriorating reinforced concrete structures affected by reinforcement corrosion on the basis of the representative symptoms identified during the deterioration process. The concrete cracking growth and rebar bond strength evolution due to reinforcement corrosion are chosen as key symptoms for the performance deterioration of concrete structures. The crack width at concrete cover surface largely depends on the corrosion penetration of rebar due to the expansive rust layer at the bond interface generated by reinforcement corrosion. The bond strength of rebar in the concrete correlates well with concrete crack width and decays steadily with crack width growth. The estimates of cracking development and bond strength deterioration are examined by experimental data available from various sources, and then matched with symptom-based lifetime Weibull model. The symptom reliability and remaining useful life are predicted from the predictive lifetime Weibull model for deteriorating concrete structures. Finally, a numerical example is provided to demonstrate the applicability of the proposed approach for forecasting the performance of concrete structures subject to reinforcement corrosion. The results show that the corrosion rate has significant impact on the reliability associated with serviceability and load bearing capacity of reinforced concrete structures during their service life.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.48
no.6
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pp.552-559
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2011
An interest in Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) finite element methods has been increased due to more accurate responses in Fluid-Structure Interaction(FSI) problems. The multi-material ALE approach was applied to the prediction of the acceleration response of free-fall lifeboat, and its responses were compared to those of the single-material ALE one. It could be found that even though there was no big difference in the simulation responses of two methods, the single-material and multi-material ALE ones, the latter multi-material ALE method showed a little bit more close response to those of experimental results compared to the former single-material ALE one, especially in the x- and z-direction acceleration responses. Through this study, it could be found that several parameters in the ALE algorithms have to be examined more carefully for a good structural safety assessment of FSI problems.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2011.04a
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pp.397-400
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2011
MDO Optimization for a low pressure axial compressor rotor has been carried out to improve aerodynamic performance and structural stability. Global optimized solution was obtained from an artificial neural network model with genetic algorithm. Optimized rotor model has a high blade loading near hub and near zero incidence flow angle near tip region to reduce the incidence loss and flow separation at trailing edge region. Also the rotor shape is converged to a trapezoid shape to reduce the maximum stress occurred at the root of the blade. Numerical simulation results show that rotor has 87.6% rotor efficiency and safety factor over than 3.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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