JPH05288635A - Stress evaluator for constructing meeting asme standard - Google Patents

Stress evaluator for constructing meeting asme standard

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Publication number
JPH05288635A
JPH05288635A JP9082392A JP9082392A JPH05288635A JP H05288635 A JPH05288635 A JP H05288635A JP 9082392 A JP9082392 A JP 9082392A JP 9082392 A JP9082392 A JP 9082392A JP H05288635 A JPH05288635 A JP H05288635A
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JP
Japan
Prior art keywords
stress
analysis
evaluation
physical property
stress evaluation
Prior art date
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Pending
Application number
JP9082392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Fujimoto
敏雄 藤本
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH05288635A publication Critical patent/JPH05288635A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To achieve a stress evaluation efficiently on all stress lines of an analysis model by including an automatically stress line generating means and a stress evaluation means. CONSTITUTION:Identification number and analysis condition 001 of material to be used are read in. Then, data of analysis conditions and allowable stress values or the like 002 for each material identification number, a correspondence list 004 between element number and the material identification number, node number and coordinate values 005 thereof, the element number and connectivity 006 thereof and results 007 of structural analysis are read in. A stress line is generated 6-2 automatically and a development of the results of axially symmetrical analysis is performed to the results of three-dimensional analysis as required. Finally, a stress evaluation 6-4-1 is accomplished. A file 009 of the results of the stress evaluation is generated through an output device 7. A contour line chart of the results of the stress evaluation of various scales are displayed on an analysis model. Moreover, a physical property value data used for the analysis is subjected to a processing of plotting 9.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】開示技術は,原子力容器,化学プ
ラント用圧力容器等の構造解析を行うためのASME規
格に沿った応力評価の技術分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The disclosed technology belongs to the technical field of stress evaluation according to the ASME standard for structural analysis of nuclear containers, pressure containers for chemical plants and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ASME規格に沿った応力評価(参考文
献1,2,3等)では,構造物への荷重を荷重制御型荷
重(たとえば,内圧,機械的荷重等)と,変位制御型荷
重(熱荷重等)とに分け,前者により生じる応力を1次
応力,後者により生じる応力を2次応力としている。さ
らに,各種荷重毎に肉厚方向に各応力成分を線形化し,
膜応力,曲げ応力,ピーク応力に分類し,これらを用い
て1次応力制限,1次+2次応力制限,疲労に対する応
力制限等を規定している。このため,上記の制限が問題
となる箇所を解析結果より決定し,この箇所で肉厚方向
にストレスライン(文献4,又は文献8中の参考文献1
3)を設定し,各ライン上で応力評価をし,構造上の健
全性を確認しなければならない。なお,今日では文献5
のごとく,有限要素解析を前提とした後処理システムが
採用され,計算精度の向上と省力化が図られている。一
方,最近の構造解析の分野では,ハードウェア及びソフ
トウェアの著しい進歩により,大規模かつ高度な解析が
可能となってきている。特に,汎用構造解析プログラム
ABAQUS(文献6)等,及びプリポストプロセッサ
PATRAN(米国PDA Engineering 社製)(文献7)
等を用いれば,たとえば軸対称要素(図1)より構成さ
れる軸対称構造物,3次元固体要素(図2),又は4辺
シェル要素(図3)より構成される3次元構造物の形状
データ作成(前処理),構造解析,作画処理(後処理)
といった一連の解析業務を比較的容易に処理可能であ
る。さらに,従来の経験より想定されるストレスライン
を念頭に置いた解析モデルの作成も十分可能である。
2. Description of the Related Art In stress evaluation according to the ASME standard (references 1, 2, 3, etc.), a load on a structure is a load control type load (eg, internal pressure, mechanical load, etc.) and a displacement control type load. The stress generated by the former is defined as the primary stress, and the stress generated by the latter is defined as the secondary stress. Furthermore, each stress component is linearized in the thickness direction for each load,
It is classified into membrane stress, bending stress, and peak stress, and these are used to define the primary stress limit, the primary + secondary stress limit, the stress limit for fatigue, and the like. Therefore, a portion where the above limitation becomes a problem is determined from the analysis result, and a stress line (reference document 1 in Reference 4 or Reference 8 in the thickness direction) is determined at this location in the thickness direction.
3) must be set, stress must be evaluated on each line, and structural integrity must be confirmed. In addition, today, Document 5
As described above, a post-processing system based on finite element analysis is adopted to improve the calculation accuracy and save labor. On the other hand, in the field of structural analysis in recent years, large-scale and high-level analysis has become possible due to remarkable advances in hardware and software. In particular, general-purpose structural analysis program ABAQUS (reference 6), etc., and pre- and post-processor PATRAN (manufactured by PDA Engineering, USA) (reference 7)
, Etc., for example, the shape of an axisymmetric structure composed of an axisymmetric element (Fig. 1), a three-dimensional solid element (Fig. 2), or a three-dimensional structure composed of a four-sided shell element (Fig. 3). Data creation (preprocessing), structural analysis, drawing processing (postprocessing)
It is possible to process a series of analysis tasks such as Furthermore, it is also possible to create an analytical model with the stress line assumed from conventional experience in mind.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,従来の
応力評価方法では (1)解析後の等応力線図から,人間がストレスライン
を決定し,これを別途KOMOSS(文献5)等に入力
しており,2次元解析の場合は比較的容易でも,3次元
解析の場合はかなりの困難を伴っていた。 (2)1次応力,1次+2次応力,疲労評価といった応
力制限に対し,過大な応力が生じる箇所は予想された場
所とは一般的に異なる。このため構造物全体の強度上の
健全性を確認するためにはかなりの数のストレスライン
を設定する必要があり,人力による計算書作成に多大な
労力と時間を要していた。等の問題があった。本発明の
目的は上記したような問題点を解決するために解析モデ
ル全体にストレスラインを自動的に発生させ,それら全
てのストレスラインについて応力評価を行いうる評価装
置を提供することである。
However, according to the conventional stress evaluation method, (1) a person determines a stress line from the iso-stress diagram after analysis, and inputs this into a separate KOMOSS (reference 5) or the like. However, the two-dimensional analysis was relatively easy, but the three-dimensional analysis was considerably difficult. (2) Generally, the place where excessive stress is generated is different from the expected place due to stress limitation such as primary stress, primary + secondary stress, and fatigue evaluation. For this reason, it was necessary to set a considerable number of stress lines in order to confirm the soundness of the strength of the entire structure, and it took a lot of labor and time to prepare a calculation manual by manpower. There was a problem such as. An object of the present invention is to provide an evaluation device capable of automatically generating stress lines in the entire analytical model and performing stress evaluation for all the stress lines in order to solve the above problems.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は,測定対象物について構造解析を行い,その
解析結果から上記測定対象物の肉厚方向のストレスライ
ン毎にASME規格に沿った応力評価を行う装置におい
て,材料毎の種々の物性値を予め記憶する物性値メモリ
と,上記測定対象物について使用される材料と解析条件
とを入力するための条件入力手段と,上記条件入力手段
により入力された材料に対応した物性値を上記物性値メ
モリから検索し一時的に格納する使用材料−物性値対応
メモリと,上記条件入力手段により入力された材料に対
応する解析条件及び許容応力等を検索し一時的に格納す
る使用材料−解析条件対応メモリと,測定対象物の形状
に関するデータ及びその材料から構造要素とその材料と
の対応,節点とその座標値,構造要素とそのコネクティ
ビティー等よりなる形状データを作成する構造解析前処
理手段と,上記構造解析前処理手段により得られた形状
データと前記使用材料−物性値対応メモリに記憶された
物性値とから測定対象物の構造解析を行う構造解析手段
と,上記構造解析手段により得られた解析結果と,前記
構造解析前処理手段により得られた形状データとから,
測定対象物の解析モデルを構成する全要素のストレスラ
インを自動作成するストレスライン自動作成手段と,上
記ストレスライン自動作成手段により得られた全てのス
トレスラインについて応力評価を行う応力評価手段と,
上記応力評価手段による評価結果を出力する出力手段と
を具備してなることを特徴とするASME規格に沿った
構造物の応力評価装置として構成されている。
In order to achieve the above object, the present invention performs a structural analysis of a measurement object, and based on the analysis result, the stress line in the thickness direction of the measurement object conforms to the ASME standard. In a device for performing stress evaluation, a physical property value memory that stores various physical property values for each material in advance, condition input means for inputting the material used for the measurement object and analysis conditions, and the condition input Used material-physical property value correspondence memory for temporarily storing the physical property value corresponding to the material input by the means from the physical property value memory, and analysis conditions and allowable stress corresponding to the material input by the condition input means Material used for searching and temporarily storing data such as data, analysis condition correspondence memory, data on the shape of the object to be measured and correspondence between structural element and its material, nodes and Structural analysis preprocessing means for creating shape data consisting of coordinate values, structural elements and their connectivity, etc., shape data obtained by the structural analysis preprocessing means, and physical properties stored in the material-physical property value correspondence memory. From the structure analysis means for performing the structure analysis of the measurement object from the value, the analysis result obtained by the structure analysis means, and the shape data obtained by the structure analysis preprocessing means,
A stress line automatic creation means for automatically creating stress lines of all elements constituting the analysis model of the measurement object; and a stress evaluation means for performing stress evaluation on all stress lines obtained by the stress line automatic creation means,
It is configured as a stress evaluation device for a structure according to the ASME standard, characterized in that it is provided with an output means for outputting an evaluation result by the stress evaluation means.

【0005】[0005]

【作用】本発明では予め記憶された材料毎の物性値等の
データからストレスライン自動作成手段により全てのス
トレスラインが作成され,全ストレスライン上における
応力評値が応力評価手段により達成される。
In the present invention, all the stress lines are created by the stress line automatic creating means from the data such as the physical property values for each material stored in advance, and the stress evaluation values on all the stress lines are achieved by the stress evaluating means.

【0006】[0006]

【実施例】次に本発明を具体化した実施例について説明
し,最後にその適用例に及ぶ。図4は「ASME規格に
沿った応力評価装置」(6)を中心として,その前後に
位置する検索装置(1),構造解析の前処理(2),構
造解析(3),構造解析の後処理(4),応力評価結果
の後処理(8)等の機能を具備する本実施例装置の機能
ブロック図である。以下の(符号)は図4の各ブロック
番号に対応している。
EXAMPLES Next, examples in which the present invention is embodied will be described, and finally the application examples thereof will be described. Fig. 4 shows a search device (1) located before and after the "stress evaluation device according to ASME standard" (6), structural analysis preprocessing (2), structural analysis (3), and after structural analysis. It is a functional block diagram of a device of this example provided with functions of processing (4) and post-processing (8) of stress evaluation results. The following (reference numerals) correspond to the block numbers in FIG.

【0007】(A)材料物性値の検索装置(1) 同装置の詳細機能ブロック図を図5に示す。この装置で
は,まず入力データ(001,使用される材料の識別番
号,および解析条件)を読み込む(条件入力手段)。こ
こで,解析条件とは,設計温度,設計圧力,運転温度,
運転圧力,及び運転くり返し数等であり,構造物の応力
評価に必要なすべてのデータが含まれている。また,こ
の入力データでは,使用される材料の識別番号毎に解析
条件が定義されており,各材料の検索回路(1−1)よ
り,すでに計算機ファイル(物性値メモリ)上に格納さ
れている材料データ(1−002〜1−009),及び
対応表ファイル(1−001)より,材料識別番号毎の
解析条件,許容応力値,設計疲労曲線,運転くり返し数
等,応力評価に必要なすべてのデータがファイル(解析
条件対応メモリ)(002)に出力される。さらに,各
材料の各種物性値の温度依存性,及び疲労設計曲線等の
作図を出力するためのデータが,所定の書式でファイル
(物性値対応メモリ)(003)に出力される。 (B)構造解析の前処理(2) 通常PATRAN等により前処理が行われ,解析モデル
の形状データが作成される(構造解析前処理手段)。こ
の形状データは,要素番号と材料識別番号との対応表
(004),節点の座標値(005),要素のコネクテ
ィビティー(006,要素番号とその要素を構成する節
点集合体との関係)から構成され,各々所定のファイル
に出力される。
(A) Material Physical Property Retrieval Device (1) FIG. 5 shows a detailed functional block diagram of the device. In this apparatus, first, input data (001, identification number of used material, and analysis condition) is read (condition input means). Here, the analysis conditions are design temperature, design pressure, operating temperature,
It includes the operating pressure and the number of repeated operations, and includes all data necessary for stress evaluation of structures. Also, in this input data, analysis conditions are defined for each identification number of the material used, and are already stored in the computer file (physical property value memory) by the search circuit (1-1) of each material. From material data (1-002 to 1-009) and correspondence table file (1-001), analysis conditions for each material identification number, allowable stress value, design fatigue curve, number of repeated operations, etc., all necessary for stress evaluation Data is output to a file (memory corresponding to analysis conditions) (002). Further, temperature dependence of various physical property values of each material, and data for outputting a drawing such as a fatigue design curve are output to a file (memory corresponding to physical property values) (003) in a predetermined format. (B) Preprocessing of structural analysis (2) Preprocessing is usually performed by PATRAN or the like, and shape data of an analytical model is created (structural analysis preprocessing means). This shape data is obtained from the correspondence table (004) between element numbers and material identification numbers, the coordinate values of nodes (005), and the connectivity of elements (006, the relationship between the element numbers and the node aggregates that form the elements). It is composed and is output to each predetermined file.

【0008】(C)構造解析(3)(構造解析手段) 構造解析には,汎用構造解析プログラムABAQUS等
が用いられる。このプログラムの入力データは,解析モ
デルの形状データ(005,及び006),材料識別番
号毎の諸物性値データ(003,例えばヤング率,熱伝
導率,比熱等であり,通常温度依存性を有する),及び
内圧,機械荷重,熱荷重(定常,あるいは非定常)であ
り,解析結果は所定の書式でファイル(007)に出力
される。また構造解析の後処理には,通常PATRAN
等が用いられ,変形図,応力値の等高線図(008)が
作画される。 (D)ASME規格に沿った応力評価装置(6) 本実施例装置では,以下のa〜dのプロセスを経る。最
初に002,004,005,006と007のデータ
が読み込まれ,次にストレスラインが自動生成(6−
2)され,必要に応じて,軸対称解析結果の3次元解析
結果への展開(6−3)が行われ,最後に応力評価がな
され(6−4),出力装置(7)を介して応力評価結果
のファイル(009)が生成される。
(C) Structural Analysis (3) (Structural Analysis Means) A general-purpose structural analysis program ABAQUS or the like is used for structural analysis. The input data of this program is the shape data (005, 006) of the analysis model, the physical property value data for each material identification number (003, for example, Young's modulus, thermal conductivity, specific heat, etc., and usually has temperature dependence. ), Internal pressure, mechanical load, and thermal load (steady or unsteady), and the analysis result is output to the file (007) in a predetermined format. For post-processing of structural analysis, PATRAN is usually used.
Etc. are used to draw a deformation diagram and a contour map (008) of stress values. (D) Stress evaluation device according to ASME standard (6) In the device of this example, the following processes a to d are performed. First, the data of 002, 004, 005, 006 and 007 is read, and then the stress line is automatically generated (6-
2) Then, if necessary, the axisymmetric analysis result is expanded to a three-dimensional analysis result (6-3), and finally stress evaluation is performed (6-4), and the output device (7) is used. A stress evaluation result file (009) is generated.

【0009】a.データの読み込み回路(6−1,6−
1−1) 解析モデルの形状データ(005,006),及び,0
02,004のデータを読み込む(6−1)。解析結果
(007)は回路6−1−1より読み込まれる。 b.ストレスラインの自動作成回路(6−2)(ストレ
スライン自動作成手段) 当該回路はストレスラインを要素のコネクティビティ
(要素番号と節点番号の関係,及びそれから定まる節点
番号(又は積分点番号)と面番号との関係)のみから,
又は,要素のコネクティビティと節点座標値(又は積分
点座標値)との関係から自動的に決定することろに特徴
を有する。以下に,要素のコネクティビティを用いる方
法の具体例を示す。 b.1 要素のコネクティビティを用いる方法(節点番
号を用いる場合) 図6,図7,図8にこの方法の手順を示す。また図9
に,ストレスラインの自動作成回路の概要を示す。例え
ば,3次元固体要素より構成される解析モデルの場合,
図6のごとく肉厚方向に3層の要素i,j,kを想定す
る。解析モデル作成時に内表面が図2に示す第3面とな
るように考慮しておけば,外表面は図2に示す第5表面
となる。さらに,各要素を構成する節点番号は,図7の
1から8までの順で空間上に規則的に設定されるため,
図8のごとく各要素毎に肉厚方向に4本のベクトルを設
定できる。この結果,要素i,j,kの肉厚方向に4本
のストレスライン(すなわち,ベクトルAE,BF,C
G,DH)を自動的に決定できる。次に,この方法を図
9のごとく解析モデルを構成する全要素について適用す
れば,肉厚方向に,もれなくストレスラインが自動生成
されることになる。
A. Data reading circuit (6-1, 6-
1-1) Shape data (005,006) of analysis model and 0
The data of 02,004 is read (6-1). The analysis result (007) is read from the circuit 6-1-1. b. Stress line automatic generation circuit (6-2) (stress line automatic generation means) This circuit connects the stress line to the element connectivity (the relationship between the element number and the node number, and the node number (or integration point number) and surface number determined from it). (Relationship with
Alternatively, it is characterized in that it is automatically determined from the relationship between the connectivity of elements and the node coordinate values (or integration point coordinate values). Below is a specific example of a method that uses the connectivity of elements. b. Method of using one-element connectivity (when using node numbers) The procedure of this method is shown in FIGS. 6, 7, and 8. Also in FIG.
Figure 1 shows an outline of the automatic circuit for creating stress lines. For example, in the case of an analytical model composed of 3D solid elements,
As shown in FIG. 6, three layers of elements i, j, and k are assumed in the thickness direction. If the inner surface is considered to be the third surface shown in FIG. 2 when creating the analytical model, the outer surface becomes the fifth surface shown in FIG. Furthermore, since the node numbers forming each element are regularly set in the space from 1 to 8 in FIG. 7,
As shown in FIG. 8, four vectors can be set in the thickness direction for each element. As a result, four stress lines (that is, vectors AE, BF, C) in the thickness direction of the elements i, j, k.
G, DH) can be automatically determined. Next, if this method is applied to all the elements constituting the analysis model as shown in FIG. 9, stress lines will be automatically generated without exception in the thickness direction.

【0010】なお,この回路には,一般性を持たせるた
め,以下の特性を有するものとする。 イ)肉厚方向の要素数が3以外の場合は,図9のブロッ
ク図,における要素検出の回数を自動調整し,第5表面
が自由表面(すなわち,どの要素とも結合していない)
であることを確認した段階で,肉厚方向の要素数を決定
する。この結果,上記と同様の手法により4本のストレ
スラインが自動生成される。 ロ)2次元軸対称要素より構成される解析モデルの場合
にも,3次元固体要素と同様の手法が可能である。図1
に示す第1面を内表面に,第3面を外表面とすれば,図
9及びイ)と同様の手法により肉厚方向の全要素列につ
き(すなわち,構造物全体に対し)ストレスラインが自
動生成される。なお,図3の4辺形シェルの場合,構造
解析プログラム自体が,各節点ごとに,肉厚方向に複数
の応力値を出力するため,ストレスラインを自動発生さ
せる必要はない。 ハ)上記イ)ロ)における内表面(又は外表面)の指
定,及び面番号の指定は解析モデルに応じて適宜変更で
きるものとする。
In order to have generality, this circuit has the following characteristics. B) If the number of elements in the thickness direction is other than 3, the number of element detections in the block diagram of FIG. 9 is automatically adjusted, and the fifth surface is a free surface (that is, not connected to any element).
After confirming that, the number of elements in the thickness direction is determined. As a result, four stress lines are automatically generated by the same method as above. B) In the case of an analytical model composed of two-dimensional axisymmetric elements, the method similar to that for three-dimensional solid elements is possible. Figure 1
If the first surface shown in Fig. 4 is the inner surface and the third surface is the outer surface, the stress lines will be created for all element rows in the thickness direction (that is, for the entire structure) by the same method as in Fig. 9 and b). It is automatically generated. In the case of the quadrilateral shell of FIG. 3, the structural analysis program itself outputs a plurality of stress values in the wall thickness direction for each node, so there is no need to automatically generate stress lines. C) The designation of the inner surface (or outer surface) and designation of the surface number in the above a) and b) can be changed appropriately according to the analysis model.

【0011】b.2 要素のコネクティビティを用いる
方法(積分点位置を用いる場合) ストレスラインの生成方法として,肉厚方向の要素結合
の探索はb.1と同様の手法を用い,ストレスラインの
ベクトルについては節点位置を用いずに積分点位置を用
いる方法がある。積分点位置は,コネクティビティと同
様,規則性をもって生成されるため,使用される各種要
素内部に数学的規則性をもって一意的に決定される(但
し,使用する構造解析プログラム,及びプログラムの中
で使用される要素により異なる)。この結果,たとえば
3次元固体要素の場合,図8の要素内に単数,又は複数
のストレスラインが肉厚方向に生成される。2次元軸対
称要素の場合も同様である。但し,この方法を用いた場
合には,通常PATRAN等の後処理作画過程で,節点
値を用いて作画する場合には,ストレスライン上での応
力評価結果を近傍の節点への節点値として補間等により
別途算出しなければならない。
B. Method using 2-element connectivity (when using integration point position) As a method of generating a stress line, search for element coupling in the thickness direction is performed b. There is a method of using the same method as that of No. 1 and using the integration point position without using the node position for the stress line vector. Like the connectivity, the integration point position is generated with regularity, so it is uniquely determined with mathematical regularity inside the various elements used (however, it is used in the structural analysis program used and in the program). Depends on the elements that are). As a result, in the case of a three-dimensional solid element, for example, a single stress line or a plurality of stress lines are generated in the thickness direction in the element of FIG. The same applies to the case of a two-dimensional axisymmetric element. However, when this method is used, the stress evaluation result on the stress line is interpolated as a nodal value to a nearby nodal point when the nodal value is used for drawing in the post-processing drawing process such as PATRAN. Etc. must be calculated separately.

【0012】c. 軸対称荷重を受ける軸対称物の解析
結果を,3次元構造解析結果へ展開する回路(6−3) この回路は,軸対称荷重を受ける軸対称構造物の解析結
果を,3次元構造解析結果へ展開する回路である。たと
えば,圧力容器のノズル部等,軸対称構造物に,非軸対
称な外力と,内圧荷重と熱荷重等,軸対称な荷重が作用
する場合がある。この回路は,そのような場合,軸対称
荷重については図11の軸対称解析モデルで,非軸対称
な荷重については,図12の3次元解析モデルで,各々
所定の解析を行ない,前者の解析結果を3次元解析結果
に展開する機能を有する。特に,熱荷重が非定常の場
合,この回路を用いることにより,計算時間を大幅に短
縮できる。なお,内圧荷重については,3次元解析モデ
ルによる解析の方が,効率的な場合があるため,両モデ
ルでの解析を選択できる機能を備える。この回路の機能
ブロック図を図10に示す。まず,この回路を作動させ
る場合は,3次元構造解析(3−1),及び2次元構造
解析(3−2)を行なっておき,ストレスラインの自動
作成回路(6−2)は,3次元解析モデルを対象として
行う。次に,軸対称構造解析結果(007−2)を解析
結果読み込み装置(5)より読み込み,回路(6−4)
で3次元解析結果に展開する。但し,3次元解析モデル
の任意断面の要素分割は,2次元解析モデル(図11)
と同一でなければならない。
C. A circuit that expands the analysis result of an axisymmetric object subjected to an axisymmetric load to the three-dimensional structural analysis result (6-3) This circuit shows the analysis result of an axisymmetric structure subjected to an axisymmetric load, and the three-dimensional structural analysis result. It is a circuit that expands to. For example, a non-axisymmetric external force and an axisymmetric load such as an internal pressure load and a thermal load may act on an axisymmetric structure such as a nozzle portion of a pressure vessel. In such a case, this circuit performs the predetermined analysis by using the axisymmetric analysis model of FIG. 11 for the axisymmetric load and the three-dimensional analysis model of FIG. 12 for the non-axisymmetric load. It has a function of expanding the result into a three-dimensional analysis result. In particular, when the thermal load is unsteady, using this circuit can significantly reduce the calculation time. As for the internal pressure load, the analysis by the three-dimensional analysis model may be more efficient in some cases, and thus the analysis by both models is provided. A functional block diagram of this circuit is shown in FIG. First, when operating this circuit, the three-dimensional structure analysis (3-1) and the two-dimensional structure analysis (3-2) are performed, and the stress line automatic creation circuit (6-2) Target the analytical model. Next, the axisymmetric structure analysis result (007-2) is read from the analysis result reading device (5), and the circuit (6-4) is read.
Expand to 3D analysis results with. However, the element division of the arbitrary cross section of the 3D analysis model is the 2D analysis model (Fig. 11).
Must be the same as.

【0013】d.応力評価回路(6−4)(応力評価手
段) この回路は,図4の機能ブロック図に示すごとく,各ス
トレスライン上での応力評価回路(6−4−1),応力
値の座標変換回路(6−4−1−1),応力分類回路
(6−4−1−2),応力評価回路(6−4−1−3)
より構成される。まず,解析結果読み込み回路(5)よ
り,解析結果が読み込まれ,次に全てのストレスライン
上で応力評価が実行され,応力評価結果は,出力回路
(7)より,所定の書式で応力評価の結果ファイル(0
09)に生成される。なお,この回路は以下の機能を有
する。 d.1 任意のストレスラインに対し,応力評価回路
(6−4−1)を作動させ6−4−1−1,6−4−1
−2,6−4−1−3を実行し,応力評価結果を格納す
る。 d.2 応力値の座標変換回路(6−4−1−1)で
は,ストレスライン上の応力成分の各値(通常は全体座
標系で定義されている)を,ストレスラインを基軸とす
る座標系での値に座標変換する。 d.3 応力分類回路(6−4−1−2)では,任意の
荷重により生じるストレスライン上の応力分布を文献4
の手法,あるいは文献8における参考文献13による手
法等により,平均応力,曲げ応力,ピーク応力の各成分
に応力分類する。 d.4 応力評価回路(6−4−1−3)では,文献
1,文献2,文献3,およびASME規格に沿った応力
評価を規定している各種規格において,その規格が要求
する全ての応力評価項目を行なう。その際,異材継手の
ごとくストレスライン上で材料が異なる場合には、許容
応力値,設計疲労曲線等,応力値の許容値については,
安全側となる材料の許容値を用いる。
D. Stress evaluation circuit (6-4) (stress evaluation means) As shown in the functional block diagram of FIG. 4, this circuit includes a stress evaluation circuit (6-4-1) on each stress line and a stress value coordinate conversion circuit. (6-4-1-1), stress classification circuit (6-4-1-2), stress evaluation circuit (6-4-1-3)
It is composed of First, the analysis result is read from the analysis result reading circuit (5), and then stress evaluation is executed on all stress lines. The stress evaluation result is output from the output circuit (7) in a predetermined format in the stress evaluation. Result file (0
09). This circuit has the following functions. d. 1 Operate the stress evaluation circuit (6-4-1) for any stress line, and then 6-4-1, 6-4-1
Execute -2, 6-4-1-3 and store the stress evaluation result. d. 2 In the stress value coordinate conversion circuit (6-4-1-1), each value of the stress component on the stress line (usually defined in the global coordinate system) is converted into a stress line based coordinate system. Coordinate conversion to the value of. d. 3 In the stress classification circuit (6-4-1-2), the stress distribution on the stress line generated by an arbitrary load is calculated in Reference 4
The stress is classified into each component of average stress, bending stress, and peak stress by the method described in (4) or the method according to reference 13 in reference 8. d. 4 In the stress evaluation circuit (6-4-1-3), all the stress evaluations required by the standards are defined in various standards that define stress evaluations in accordance with Document 1, Document 2, Document 3, and ASME standards. Do the item. At that time, when the materials are different on the stress line like a dissimilar material joint, regarding the allowable stress values such as the allowable stress value and the design fatigue curve,
Use the allowable value of the material on the safe side.

【0014】(E)応力評価結果の後処理(8)(出力
手段) 各種規格(文献1,文献2,文献3等)で定められてい
る応力評価結果(例えば,1次応力値の許容応力値に対
する比率,1次+2次応力値の許容応力値に対する比
率,疲労損傷等)の等高線図を解析モデル上に表示す
る。この結果,構造物の応力評価結果を画像により確認
できる。なお,この後処理にはPATRAN等が使用さ
れる。 (F)物性値データの作画(9) 解析に用いられた物性値データの作画処理を行う。例え
ば,許容応力値と温度との関係図,ヤング率と温度との
関係図,設計疲労曲線等である。この処理には,PAT
RAN等が使用される。
(E) Post-processing of stress evaluation result (8) (output means) Stress evaluation result defined in various standards (Reference 1, Reference 2, Reference 3, etc.) (for example, allowable stress of primary stress value) A contour map of the ratio to the value, the ratio of the primary + secondary stress value to the allowable stress value, fatigue damage, etc.) is displayed on the analytical model. As a result, the stress evaluation result of the structure can be confirmed by the image. PATRAN or the like is used for this post-processing. (F) Drawing of physical property data (9) The physical property data used for the analysis is drawn. For example, it is a relationship diagram between allowable stress value and temperature, a relationship diagram between Young's modulus and temperature, a design fatigue curve, and the like. For this processing, PAT
RAN or the like is used.

【0015】(適用例)ストレスラインの自動作成方法
に,(D)b−b.1の方法を適用した場合の実施例を
図13から図17に示す。図13は圧力容器の3次元解
析モデルであり,3次元固体要素から構成されている。
図13のA部についてストレスラインを自動発生させた
結果を図14,及び図15に示す。図14は図13A部
の拡大図で,実線がストレスラインで波線が要素分割線
である。図15は解析モデル全体のストレスラインの図
である。図16は,応力評価結果の中から,疲労損傷の
等高線図(ASME Section8,div. 2 による場
合)を示している。図中,B部で最大の疲労損傷を生じ
ており,その拡大図を図17に示す。この図より疲労損
傷は0.90を超えているが,1.0 より小さく,疲労亀裂が
生じないことが確認できる。なお,ここでは疲労損傷を
示したが,1次応力値の許容応力値に対する比率,1次
+2次応力値の許容応力値に対する比率等も同様の等高
線図で表示可能であり,各々の応力制限が満足されてい
るか否かを視覚により容易に確認できる。また,軸対称
構造物,あるいは板構造物の場合にも同様の処理によ
り,確認可能である。
(Application example) In the method for automatically creating a stress line, (D) bb. 13 to 17 show an embodiment in which the method 1 is applied. FIG. 13 is a three-dimensional analysis model of the pressure vessel, which is composed of three-dimensional solid elements.
14 and 15 show the result of automatically generating the stress line for the portion A in FIG. FIG. 14 is an enlarged view of part A in FIG. 13, in which the solid line is the stress line and the wavy line is the element dividing line. FIG. 15 is a diagram of stress lines of the entire analysis model. FIG. 16 shows a contour map of fatigue damage (based on ASME Section 8, div. 2) from the stress evaluation results. In the figure, the maximum fatigue damage occurs at the B part, and an enlarged view of it is shown in FIG. From this figure, the fatigue damage exceeds 0.90, but it is smaller than 1.0, and it can be confirmed that fatigue cracks do not occur. Although fatigue damage is shown here, the ratio of the primary stress value to the allowable stress value, the ratio of the primary + secondary stress value to the allowable stress value, etc. can also be displayed in the same contour map, and each stress limit Whether or not is satisfied can be easily confirmed visually. Also, in the case of an axisymmetric structure or a plate structure, it can be confirmed by the same processing.

【0016】(参考文献) 1. ASME Boiler and Pressure Vessel Code,
Section 3, "Rulesfor Construction of Nuclear Power
Plant Components," Div. 1, SubsectionNB, Class 1
Components, and Section 8, "Rules for Constr
uction ofPressure Vessels," Div. 2-Alternative Ru
les, The American Society ofMechanical Enginee
rs, New York, NY, 1986 Edition. 2. The ASME Boiler and Pressure Vessel
Code, Code Cases,Nuclear Components N-47-21 Class
1 Components in Elevated TemperatureService, 198
3. 3. 発電用原子力設備に関する構造等の技術基準(告
示501) 4. Kroenke, W.C., et al., "Component Evaluat
ion Using the FiniteElement Method, Pressure Vesse
l and Piping Technology-1985-A Decade of Progress,
The American Society of Mechanical Engineers. 5. 寺川俊彦,有限要素法ポストプロセッサー“KOMO
SS", R&D 神戸製鋼技報,Vol. 30, No. 3 6. ABAQUS USER'S MANUAL, Version 4.8, 1990,
Hibbitt Karlsson &Sorensen, Inc. 7. PATRAN USER'S MANUAL, Relese 2.4, Se
ptmber 1989, PDAEngineering 8. J.L. Hechmer, G.L. Hollinger, "The AS
ME Code and 3DStress Evaluation", Journal of
Pressure Vessel Technology, November 1991, Vol. 11
3, The American Society of Mechanical Engineers.
(References) 1. ASME Boiler and Pressure Vessel Code,
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SS ", R & D Kobe Steel Technical Report, Vol. 30, No. 3 6. ABAQUS USER'S MANUAL, Version 4.8, 1990,
Hibbitt Karlsson & Sorensen, Inc. 7. PATRAN USER'S MANUAL, Relese 2.4, Se
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ME Code and 3DStress Evaluation ", Journal of
Pressure Vessel Technology, November 1991, Vol. 11
3, The American Society of Mechanical Engineers.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明の効果は以下の通りである。軸対
称構造物,3次元構造物等の応力評価において,ASM
E規格に沿った応力評価を行う場合に, (1)人間がストレスラインを設定する必要がなく,省
力化,高速化が可能である。 (2)応力評価結果が画像化されることにより,評価精
度が向上し,計算書の信頼度が高まるとともに,第三者
が見てもわかりやすい計算書となる。 (3)従来の計算書では,1本のストレスラインごとに
応力分布図,応力評価テーブルを作成していたため,1
冊の計算書に多大なページ数を要していたが,これが改
善される。 等の効果がある。
The effects of the present invention are as follows. ASM is used for stress evaluation of axisymmetric structures and three-dimensional structures.
When performing stress evaluation according to E standard, (1) It is not necessary for a human to set a stress line, and labor saving and speeding up are possible. (2) By imaging the stress evaluation results, the evaluation accuracy is improved, the reliability of the calculation sheet is increased, and the calculation sheet is easy for a third party to understand. (3) In the conventional calculation form, the stress distribution map and stress evaluation table were created for each stress line.
It took a huge number of pages to complete the calculation, but this will be improved. And so on.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 軸対称要素の節点番号の順(1〜8)と面番
号との関係を示す図(ABAQUSの場合)。上図は4
節点要素,下図は8節点要素を示す。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a node number order (1 to 8) of an axisymmetric element and a surface number (in the case of ABAQUS). Above is 4
Node element, the figure below shows 8 node element.

【図2】 3次元固体要素の節点番号の順(1〜20)
と面番号との関係を示す図(ABAQUSの場合)。
FIG. 2 Order of node numbers of three-dimensional solid elements (1 to 20)
The figure which shows the relationship between and the surface number (for ABAQUS).

【図3】 4辺形シェル要素を示す図。3次元の4辺形
シェル要素の節点番号順(1〜4)(ABAQUSの場
合)。上図は4節点要素,下図は8節点要素を示す。
FIG. 3 shows a quadrilateral shell element. Order of the node numbers of the three-dimensional quadrilateral shell element (1 to 4) (for ABAQUS). The upper figure shows 4-node elements, and the lower figure shows 8-node elements.

【図4】 構造解析等と応力評価装置の機能ブロック
図。
FIG. 4 is a functional block diagram of structural analysis and the stress evaluation device.

【図5】 材料物性値検索装置の機能ブロック図。FIG. 5 is a functional block diagram of a material physical property value retrieval device.

【図6】 要素番号i,j,kから成る肉厚方向要素列
の概略図。ABAQUSの8節点ソリッド要素の場合を
示す。
FIG. 6 is a schematic diagram of a thickness-direction element array including element numbers i, j, and k. The case of an 8-node solid element of ABAQUS is shown.

【図7】 図6の要素列における各要素の節点番号順
(1〜8)を示す図。
7 is a diagram showing the order of node numbers (1 to 8) of each element in the element sequence of FIG.

【図8】 図6の要素列におけるストレスラインの生成
法を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a method of generating a stress line in the element array of FIG.

【図9】 ストレスラインの自動作成回路(6−2)に
おいて,肉厚方向に3層の8節点固体要素から構成され
ている場合の機能ブロック図。
FIG. 9 is a functional block diagram in the case where the automatic stress line generation circuit (6-2) is composed of three layers of eight-node solid elements in the thickness direction.

【図10】 軸対称荷重を受ける軸対称構造物の解析結
果を,3次元構造解析へ展開する回路の機能ブロック
図。
FIG. 10 is a functional block diagram of a circuit that develops the analysis result of an axisymmetric structure subjected to an axisymmetric load into a three-dimensional structural analysis.

【図11】 図10の回路を説明するための軸対称解析
モデルを示す図。
11 is a diagram showing an axisymmetric analysis model for explaining the circuit of FIG.

【図12】 図10の回路を説明するための3次元解析
モデルを示す図。
12 is a diagram showing a three-dimensional analysis model for explaining the circuit of FIG.

【図13】 圧力容器の3次元解析モデル(1/2モデ
ル,内表面よりの鳥瞰図)を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing a three-dimensional analysis model (1/2 model, bird's-eye view from the inner surface) of the pressure vessel.

【図14】 図13A部における自動生成されたストレ
スラインを示す図。
FIG. 14 is a diagram showing an automatically generated stress line in the section A of FIG. 13;

【図15】 自動生成されたストレスラインの全体図。FIG. 15 is an overall view of an automatically generated stress line.

【図16】 ASME Section8 div. 2 による疲労損
傷の等高線図(008)。
FIG. 16 is a contour map of fatigue damage by ASME Section 8 div. 2 (008).

【図17】 図16のB部における疲労損傷の等高線図
(008)。
FIG. 17 is a contour map (008) of fatigue damage in the B part of FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定対象物について構造解析を行い,そ
の解析結果から上記測定対象物の肉厚方向のストレスラ
イン毎にASME規格に沿った応力評価を行う装置にお
いて,材料毎の種々の物性値を予め記憶する物性値メモ
リと,上記測定対象物について使用される材料と解析条
件とを入力するための条件入力手段と,上記条件入力手
段により入力された材料に対応した物性値を上記物性値
メモリから検索し一時的に格納する使用材料−物性値対
応メモリと,上記条件入力手段により入力された材料に
対応する解析条件及び許容応力等を検索し一時的に格納
する使用材料−解析条件対応メモリと,測定対象物の形
状に関するデータ及びその材料から構造要素とその材料
との対応,節点とその座標値,構造要素とそのコネクテ
ィビティー等よりなる形状データを作成する構造解析前
処理手段と,上記構造解析前処理手段により得られた形
状データと前記使用材料−物性値対応メモリに記憶され
た物性値とから測定対象物の構造解析を行う構造解析手
段と,上記構造解析手段により得られた解析結果と,前
記構造解析前処理手段により得られた形状データとか
ら,測定対象物の解析モデルを構成する全要素のストレ
スラインを自動作成するストレスライン自動作成手段
と,上記ストレスライン自動作成手段により得られた全
てのストレスラインについて応力評価を行う応力評価手
段と,上記応力評価手段による評価結果を出力する出力
手段とを具備してなることを特徴とするASME規格に
沿った構造物の応力評価装置。
1. An apparatus for performing a structural analysis of a measurement object and performing stress evaluation according to the ASME standard for each stress line in the thickness direction of the measurement object from the analysis result, and various physical property values for each material. A physical property value memory for storing in advance, condition inputting means for inputting a material used for the measurement object and analysis conditions, and a physical property value corresponding to the material input by the condition inputting means. Used material-physical property value correspondence memory that is retrieved from the memory and temporarily stored, and used material-analysis condition correspondence that retrieves and temporarily stores the analysis conditions and allowable stresses corresponding to the material input by the condition input means From the memory, the data on the shape of the object to be measured and its material, the correspondence between the structural element and its material, the nodes and their coordinate values, the structural element and its connectivity, etc. Structural analysis preprocessing means for creating shape data, and structural analysis of the measurement object from the shape data obtained by the structural analysis preprocessing means and the physical property values stored in the material-physical property value correspondence memory. Stress lines for all the elements that make up the analysis model of the measurement object are automatically created from the structure analysis means, the analysis results obtained by the structure analysis means, and the shape data obtained by the structure analysis preprocessing means. It comprises a stress line automatic creation means, a stress evaluation means for performing stress evaluation on all stress lines obtained by the stress line automatic creation means, and an output means for outputting the evaluation result by the stress evaluation means. A stress evaluation device for a structure according to the ASME standard.
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Cited By (4)

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