KR102115362B1 - Simplified Elastic-Plastic Analysis Method for Strain-Based Structural Integrity Assessment of Safety Class Components, Metal Containments and Core Support Structures in Nuclear Power Plants under Service Level D or Beyond Design-Basis Earthquakes - Google Patents

Simplified Elastic-Plastic Analysis Method for Strain-Based Structural Integrity Assessment of Safety Class Components, Metal Containments and Core Support Structures in Nuclear Power Plants under Service Level D or Beyond Design-Basis Earthquakes Download PDF

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KR102115362B1
KR102115362B1 KR1020190141392A KR20190141392A KR102115362B1 KR 102115362 B1 KR102115362 B1 KR 102115362B1 KR 1020190141392 A KR1020190141392 A KR 1020190141392A KR 20190141392 A KR20190141392 A KR 20190141392A KR 102115362 B1 KR102115362 B1 KR 102115362B1
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Abstract

An objective of the present invention is to provide a simplified elasticity-plasticity analysis method using an elasticity analysis result to easily consider a plastic deformation rate increase effect in a low frequency fatigue section. According to one embodiment of the present invention, the simplified elasticity-plasticity analysis method comprises the following steps of: calculating a penalty vector K_e; calculating a penalty vector K_v; calculating a penalty vector K_n; using the penalty vectors K_e, K_v, and K_n to calculate a final alternative stress intensity S_alt; and using the final alternative stress intensity S_alt to calculate an alternative equivalent deformation rate.

Description

운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 및 노심지지구조물에 대한 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법{Simplified Elastic-Plastic Analysis Method for Strain-Based Structural Integrity Assessment of Safety Class Components, Metal Containments and Core Support Structures in Nuclear Power Plants under Service Level D or Beyond Design-Basis Earthquakes}Operating Level D Simplified Elastic-Plastic Analysis Method for Strain-Based Structural Integrity Assessment for Strain-Based Structural Integrity Assessment of Nuclear Safety Rating Equipment, Metal Containment Vessels, and Core Support Structures Under Earthquake or Design Standard Earthquake of Safety Class Components, Metal Containments and Core Support Structures in Nuclear Power Plants under Service Level D or Beyond Design-Basis Earthquakes}

본 발명은 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 및 노심지지구조물에 대한 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a simple elasto-plastic analysis method for evaluating strain-based structural integrity of a nuclear power plant safety class device, a metal containment container, and a core support structure under an operation level D earthquake or an earthquake exceeding a design standard.

원전 안전등급 기기, 금속 격납용기, 노심지지구조물 설계 기술기준인 ASME B&PV Code, Sec.III 및 Code Case N-779에서는 운전수준 A와 B의 천이상태 하의 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 및 노심지지구조물에 대한 응력 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 절차만 제시하고 있다.Safety standards for nuclear power plants, metal containment vessels, core support structures, and ASME B & PV Code, Sec. III and Code Case N-779, which are technical standards, support nuclear power plant safety grade equipment, metal containment vessels, and core support under transition states of operation levels A and B. Only simple elasto-plastic analysis procedures for stress-based structural integrity evaluation of structures are presented.

또한, 운전수준 D의 지진과 관련하여서는 ASME B&PV Code, Code Case N-XXX (아직 정식으로 발간되지 못한 상태로 현재 ASME B&PV Code Committee 최종 승인단계에 있음, 기록 번호 R13-1438)에서 운전수준 D 지진 하의 원전 안전등급 배관의 변형률 기반 구조 건전성 평가 절차만을 제시하고 있을 뿐이다.In addition, in relation to the earthquake of the driving level D, the driving level D earthquake in ASME B & PV Code, Code Case N-XXX (currently in the final approval stage of the ASME B & PV Code Committee, which has not been published yet, record number R13-1438) Only the procedure for evaluating the structural integrity of strain-based structures for safety grade piping below is presented.

즉, ASME B&PV Code에서는 운전수준 D 지진과 설계기준초과 지진 하의 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 및 노심지지구조물의 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 절차를 제시하지 않고 있는바, 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석절차의 필요성이 대두되고 있다.In other words, ASME B & PV Code does not provide a simple elasto-plastic analysis procedure for evaluating the structural integrity of nuclear power plant safety grade equipment, metal containment containers, and core support structures under operating level D earthquakes and design criteria earthquakes. There is a need for a simple elasto-plastic analysis procedure to evaluate structural integrity.

또한, ASME B&PV Code, Code Case N-XXX (아직 정식으로 발간되지 못한 상태로 현재 ASME B&PV Code Committee 최종 승인단계에 있음, 기록 번호 R13-1438)의 변형률 허용기준을 적용하기 위해서는 등가 소성변형률이 필요하지만, 이에 대한 계산 절차가 제시되어 있지 않다. In addition, the equivalent plastic strain is required to apply the ASME B & PV Code, Code Case N-XXX (which has not been published yet and is currently in the final approval stage of the ASME B & PV Code Committee, record number R13-1438). However, no calculation procedure has been proposed.

등가 소성변형률을 얻기 위하여는 상세 유한요소 탄소성 해석을 수행하여야 하나, 이러한 해석에는 과다한 계산시간이 소요되는 문제점이 존재한다.In order to obtain an equivalent plastic strain, a detailed finite element elastoplastic analysis must be performed, but there is a problem in that it takes excessive calculation time.

반면에, 탄성 기반 수식들을 이용한 배관 응력 계산 또는 탄성 해석의 경우에는 상대적으로 적은 시간이 소요되는바, 탄성 해석 결과를 이용하여 저주기 피로영역에서의 소성변형률 증대효과를 용이하게 고려할 수 있는 단순 탄소성 해석 절차를 도출한다면, 운전수준 D 지진과 설계기준초과 지진 하의 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 및 노심지지구조물의 변형률 기반 구조 건전성 평가가 빠르고 정확하게 이루어질 수 있을 것이다. On the other hand, in the case of pipe stress calculation or elastic analysis using elastic-based formulas, it takes relatively little time, so it is simple carbon that can easily consider the effect of increasing the plastic strain in the low-cycle fatigue region using the elastic analysis results. If the sex analysis procedure is derived, the strain-based structural integrity evaluation of nuclear power plant safety grade equipment, metal containment vessels and core support structures under operation level D earthquakes and design-exceeding earthquakes can be made quickly and accurately.

본 발명의 기술적 사상에 따른, 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 및 노심지지구조물에 대한 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는, 탄성 해석 결과를 이용하여 저주기 피로영역에서의 소성변형률 증대효과를 용이하게 고려할 수 있는 단순 탄소성 해석 방법을 제공하는 것이다.According to the technical idea of the present invention, a technical problem to be achieved by a simple elasto-plastic analysis method for evaluating strain-based structural integrity of a nuclear safety class device, a metal containment container, and a core support structure under an operation level D earthquake or an earthquake exceeding a design basis is , To provide a simple elasto-plastic analysis method that can easily consider the effect of increasing the plastic strain in the low-cycle fatigue region using the results of the elastic analysis.

본 발명의 기술적 사상에 따른 단순 탄소성 해석 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the simple carbon-elastic analysis method according to the technical idea of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. .

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른, 컴퓨터 시스템을 이용한 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의, 배관을 제외한 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 또는 노심지지구조물의 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법은,According to one embodiment according to the technical idea of the present invention, under the operating level D earthquake or exceeding the design standard earthquake using a computer system, the safety evaluation of the nuclear power plant, metal containment container, or core support structure without strain is evaluated for structural integrity evaluation. For a simple elastoplastic analysis method,

(a) 하기 식을 이용하여 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00001
를 계산하는 단계;(a) Penalty factor using the equation
Figure 112019114163583-pat00001
Calculating;

Figure 112019114163583-pat00002
Figure 112019114163583-pat00002

(b) 하기 식을 이용하여 프와송 비 (Poisson's ratio) 효과에 대한 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00003
를 계산하는 단계;(b) Penalty factor for Poisson's ratio effect using the following equation
Figure 112019114163583-pat00003
Calculating;

Figure 112019114163583-pat00004
Figure 112019114163583-pat00004

(c) 하기 식을 이용하여 국부 불연속에서의 소성 변형률 재분배에 대한 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00005
을 계산하는 단계;(c) Penalty factor for redistribution of plastic strain at local discontinuities using the following equation:
Figure 112019114163583-pat00005
Calculating the;

Figure 112019114163583-pat00006
Figure 112019114163583-pat00006

(d) 상기 단계 (a)에서 구해진 페널티 팩터

Figure 112020047851708-pat00177
, 상기 단계 (b)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00178
및 상기 단계 (c)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00179
을 이용하여 최종 교번응력강도
Figure 112020047851708-pat00007
를 하기 식으로 계산하는 단계; 및(d) The penalty factor obtained in step (a) above.
Figure 112020047851708-pat00177
, The penalty factor obtained in step (b) above
Figure 112020047851708-pat00178
And the penalty factor obtained in step (c).
Figure 112020047851708-pat00179
Final alternating stress strength using
Figure 112020047851708-pat00007
Calculating the following formula; And

Figure 112019114163583-pat00008
Figure 112019114163583-pat00008

(e) 상기 단계 (d)에서 구해진 최종 교번응력강도

Figure 112020047851708-pat00180
를 이용하여 교번 등가 변형률
Figure 112020047851708-pat00009
를 하기 식으로 계산하는 단계(e) the final alternating stress strength obtained in step (d) above
Figure 112020047851708-pat00180
Using alternating equivalent strain
Figure 112020047851708-pat00009
Step to calculate

Figure 112019114163583-pat00010
Figure 112019114163583-pat00010

를 포함할 수 있다. 여기서,

Figure 112019114163583-pat00011
은 일차 응력강도와 이차 응력강도의 합의 범위이고,
Figure 112019114163583-pat00012
은 설계응력강도이며, n은 변형률 경화지수이고, m은 재질별로 결정되는 상수이며,
Figure 112019114163583-pat00013
는 전체 응력강도 범위이고,
Figure 112019114163583-pat00014
은 이차 굽힘응력과 이차 국부응력을 제외한 전체 응력강도 범위이며,
Figure 112019114163583-pat00015
은 이차 굽힘응력과 이차 국부 응력의 합의 응력강도 범위이고,
Figure 112019114163583-pat00016
은 이차 국부 응력을 제외한 전체 응력강도 범위이며,
Figure 112019114163583-pat00017
는 이차 굽힘 응력강도 범위이고,
Figure 112019114163583-pat00018
은 이차 국부 응력강도 범위이며, E는 탄성계수이다.It may include. here,
Figure 112019114163583-pat00011
Is the range of the sum of the primary stress intensity and the secondary stress intensity,
Figure 112019114163583-pat00012
Is the design stress strength, n is the strain hardening index, m is a constant determined for each material,
Figure 112019114163583-pat00013
Is the total stress intensity range,
Figure 112019114163583-pat00014
Is the total stress intensity range excluding the secondary bending stress and the secondary local stress,
Figure 112019114163583-pat00015
Is the stress strength range of the sum of the secondary bending stress and the secondary local stress,
Figure 112019114163583-pat00016
Is the total stress intensity range excluding secondary local stress,
Figure 112019114163583-pat00017
Is the secondary bending stress strength range,
Figure 112019114163583-pat00018
Is the secondary local stress intensity range, and E is the modulus of elasticity.

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른, 컴퓨터 시스템을 이용한 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의, 배관의 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법은, According to an embodiment of the present invention, a simple elasto-plastic analysis method for evaluating the structural integrity of a pipe under an operating level D earthquake or a design reference earthquake using a computer system,

(a) 하기 식을 이용하여 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00019
를 계산하는 단계;(a) Penalty factor using the equation
Figure 112019114163583-pat00019
Calculating;

Figure 112019114163583-pat00020
Figure 112019114163583-pat00020

(b) 하기 식을 이용하여 프와송 비 (Poisson's ratio) 효과에 대한 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00021
를 계산하는 단계;(b) Penalty factor for Poisson's ratio effect using the following equation
Figure 112019114163583-pat00021
Calculating;

Figure 112019114163583-pat00022
= 1.4와
Figure 112019114163583-pat00023
중 작은 값
Figure 112019114163583-pat00022
= 1.4 and
Figure 112019114163583-pat00023
Small value of

(c) 하기 식을 이용하여 국부 불연속에서의 소성 변형률 재분배에 대한 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00024
을 계산하는 단계;(c) Penalty factor for redistribution of plastic strain at local discontinuities using the following equation:
Figure 112019114163583-pat00024
Calculating the;

Figure 112019114163583-pat00025
Figure 112019114163583-pat00025

Figure 112019114163583-pat00026
Figure 112019114163583-pat00026

Figure 112019114163583-pat00027
Figure 112019114163583-pat00027

Figure 112019114163583-pat00028
Figure 112019114163583-pat00028

Figure 112019114163583-pat00029
Figure 112019114163583-pat00029

(d) 상기 단계 (a)에서 구해진 페널티 팩터

Figure 112020047851708-pat00181
, 상기 단계 (b)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00182
및 상기 단계 (c)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00183
을 이용하여 최종 교번응력강도
Figure 112020047851708-pat00030
를 하기 식으로 계산하는 단계; 및(d) The penalty factor obtained in step (a) above.
Figure 112020047851708-pat00181
, The penalty factor obtained in step (b) above
Figure 112020047851708-pat00182
And the penalty factor obtained in step (c).
Figure 112020047851708-pat00183
Final alternating stress strength using
Figure 112020047851708-pat00030
Calculating the following formula; And

Figure 112019114163583-pat00031
Figure 112019114163583-pat00031

Figure 112019114163583-pat00032
Figure 112019114163583-pat00032

(e) 상기 단계 (d)에서 구해진 최종 교번응력강도

Figure 112020047851708-pat00184
를 이용하여 교번 등가 변형률
Figure 112020047851708-pat00033
를 하기 식으로 계산하는 단계(e) the final alternating stress strength obtained in step (d) above
Figure 112020047851708-pat00184
Using alternating equivalent strain
Figure 112020047851708-pat00033
Step to calculate

Figure 112019114163583-pat00034
Figure 112019114163583-pat00034

를 포함할 수 있다. 여기서, K1, K2, K3는 국부 응력지수이고, C1, C2, C3는 이차 응력지수이며, PD는 내압이고, Do는 외경이며, t는 두께이고, I는 관성모멘트이며, Mi는 하나의 운전하중과 다른 운전하중 사이에 발생하는 결과적인 모멘트 범위이고, ME는 지진 및 지진 외의 리버싱 타입(reversing type) 동적 사건 및 무게에 의한 관성하중에 기인하는 결과적인 모멘트 진폭이며, FAM은 지진 및 지진 외의 리버싱 타입 동적 사건에 기인하는 앵커 모션에 의한 길이방향 하중 진폭이고, MAM은 지진 및 지진 외의 리버싱 타입 동적 사건에 기인하는 앵커 모션에 의한 결과적인 모멘트 범위이며, AM은 배관 벽내 금속의 횡단면적이고, Eab는 상온에서 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 양쪽 면 (a면과 b면)에서의 평균 탄성계수이며,

Figure 112019114163583-pat00035
는 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 a면에서의 상온 열팽창계수이고,
Figure 112019114163583-pat00036
는 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 b면에서의 상온 열팽창계수이며, Ta는 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 a면에서의 평균 온도 범위이고, Tb는 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 a면에서의 평균 온도 범위이며, E는 상온에서의 탄성계수이고,
Figure 112019114163583-pat00037
는 상온에서의 평균 열팽창계수이며,
Figure 112019114163583-pat00038
는 프와송 비이고,
Figure 112019114163583-pat00039
는 모멘트를 발생시키는 등가 선형 온도 분포에서 배관 외표면 온도와 내표면 온도 사이의 절대 차이이며,
Figure 112019114163583-pat00040
는
Figure 112019114163583-pat00041
를 포함시키지 않는 벽두께를 통해 비선형 열 구배 범위의 절대 값이며, Sp-sb-sl은 이차 굽힘응력과 이차 국부응력을 제외한 전체 응력강도 범위이고, Ssb는 이차 굽힘 응력강도 범위이며, Ssl은 이차 국부 응력강도 범위이고, Sn은 일차 막/굽힘 응력과 이차 막응력과 열팽창 응력의 합의 응력강도의 범위이며, Sm은 설계응력강도이고, n은 변형률 경화지수이며, m은 재질별 결정되는 상수이고, Sp는 전체 응력강도 범위이다.It may include. Here, K 1 , K 2 , K 3 are local stress indices, C 1 , C 2 , C 3 are secondary stress indices, P D is internal pressure, D o is outer diameter, t is thickness, and I is inertia Moment, M i is the resultant moment range that occurs between one operating load and the other, and M E is the result of an inertial load due to seismic and non-seismic reversing type dynamic events and weights Moment amplitude, F AM is the longitudinal load amplitude due to the anchor motion resulting from earthquake and non-earthquake reversing type dynamic events, and M AM is the result from anchor motion resulting from earthquake and non-earthquake reversing type dynamic events. Moment range, A M is the cross section of the metal in the pipe wall, E ab is the average modulus of elasticity on both sides (a and b) of the entire structural discontinuity or material discontinuity at room temperature,
Figure 112019114163583-pat00035
Is the coefficient of thermal expansion at room temperature on the plane a of the entire structural discontinuity or material discontinuity,
Figure 112019114163583-pat00036
Is the normal temperature coefficient of thermal expansion on the b-plane of the entire structural discontinuity or material discontinuity, T a is the average temperature range on the a-plane of the entire structural discontinuity or material discontinuity, and T b is on the a-plane of the total structural discontinuity or material discontinuity Average temperature range, E is the elastic modulus at room temperature,
Figure 112019114163583-pat00037
Is the average coefficient of thermal expansion at room temperature,
Figure 112019114163583-pat00038
Is Poisson's ratio,
Figure 112019114163583-pat00039
Is the absolute difference between the pipe's outer surface temperature and the inner surface temperature in an equivalent linear temperature distribution that generates a moment,
Figure 112019114163583-pat00040
The
Figure 112019114163583-pat00041
Absolute value of the nonlinear thermal gradient range through the wall thickness not including, S p-sb-sl is the total stress strength range excluding the secondary bending stress and the secondary local stress, S sb is the secondary bending stress strength range, S sl is the range of secondary local stress strength, S n is the range of the stress strength of the sum of primary film / bending stress and secondary film stress and thermal expansion stress, S m is design stress strength, n is strain hardening index, m is material It is a constant determined, and S p is the total stress intensity range.

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른, 컴퓨터에 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의, 배관을 제외한 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 또는 노심지지구조물의 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체는, Simple for evaluating strain-based structural integrity of a nuclear power plant safety class device, a metal containment container, or a core support structure, except for piping, under an operating level D earthquake or design basis earthquake in a computer, according to an embodiment of the present invention. A computer-readable medium recording a program for carrying out the elastoplastic analysis method,

(a) 하기 식을 이용하여 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00042
를 계산하는 단계;(a) Penalty factor using the equation
Figure 112019114163583-pat00042
Calculating;

Figure 112019114163583-pat00043
Figure 112019114163583-pat00043

(b) 하기 식을 이용하여 프와송 비 (Poisson's ratio) 효과에 대한 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00044
를 계산하는 단계;(b) Penalty factor for Poisson's ratio effect using the following equation
Figure 112019114163583-pat00044
Calculating;

Figure 112019114163583-pat00045
Figure 112019114163583-pat00045

(c) 하기 식을 이용하여 국부 불연속에서의 소성 변형률 재분배에 대한 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00046
을 계산하는 단계;(c) Penalty factor for redistribution of plastic strain at local discontinuities using the following equation:
Figure 112019114163583-pat00046
Calculating the;

Figure 112019114163583-pat00047
Figure 112019114163583-pat00047

(d) 상기 단계 (a)에서 구해진 페널티 팩터

Figure 112020047851708-pat00185
, 상기 단계 (b)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00186
및 상기 단계 (c)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00187
을 이용하여 최종 교번응력강도
Figure 112020047851708-pat00048
를 하기 식으로 계산하는 단계; 및(d) The penalty factor obtained in step (a) above.
Figure 112020047851708-pat00185
, The penalty factor obtained in step (b) above
Figure 112020047851708-pat00186
And the penalty factor obtained in step (c).
Figure 112020047851708-pat00187
Final alternating stress strength using
Figure 112020047851708-pat00048
Calculating the following formula; And

Figure 112019114163583-pat00049
Figure 112019114163583-pat00049

(e) 상기 단계 (d)에서 구해진 최종 교번응력강도

Figure 112020047851708-pat00188
를 이용하여 교번 등가 변형률
Figure 112020047851708-pat00050
를 하기 식으로 계산하는 단계(e) the final alternating stress strength obtained in step (d) above
Figure 112020047851708-pat00188
Using alternating equivalent strain
Figure 112020047851708-pat00050
Step to calculate

Figure 112019114163583-pat00051
Figure 112019114163583-pat00051

를 실행시키기 위한 프로그램을 기록할 수 있다. You can record a program to run.

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른, 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의, 배관의 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체는,According to an embodiment of the present invention, under a driving level D earthquake or an earthquake exceeding a design standard, a computer readable program recording a program for executing a simple elasto-plastic analysis method for evaluating the structural integrity of a pipe based on a strain rate of a pipe The medium is

(a) 하기 식을 이용하여 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00052
를 계산하는 단계;(a) Penalty factor using the equation
Figure 112019114163583-pat00052
Calculating;

Figure 112019114163583-pat00053
Figure 112019114163583-pat00053

(b) 하기 식을 이용하여 프와송 비 (Poisson's ratio) 효과에 대한 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00054
를 계산하는 단계;(b) Penalty factor for Poisson's ratio effect using the following equation
Figure 112019114163583-pat00054
Calculating;

Figure 112019114163583-pat00055
= 1.4와
Figure 112019114163583-pat00056
중 작은 값
Figure 112019114163583-pat00055
= 1.4 and
Figure 112019114163583-pat00056
Small value of

(c) 하기 식을 이용하여 국부 불연속에서의 소성 변형률 재분배에 대한 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00057
을 계산하는 단계;(c) Penalty factor for redistribution of plastic strain at local discontinuities using the following equation:
Figure 112019114163583-pat00057
Calculating the;

Figure 112019114163583-pat00058
Figure 112019114163583-pat00058

Figure 112019114163583-pat00059
Figure 112019114163583-pat00059

Figure 112019114163583-pat00060
Figure 112019114163583-pat00060

Figure 112019114163583-pat00061
Figure 112019114163583-pat00061

Figure 112019114163583-pat00062
Figure 112019114163583-pat00062

(d) 상기 단계 (a)에서 구해진 페널티 팩터

Figure 112020047851708-pat00189
, 상기 단계 (b)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00190
및 상기 단계 (c)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00191
을 이용하여 최종 교번응력강도
Figure 112020047851708-pat00063
를 하기 식으로 계산하는 단계; 및(d) The penalty factor obtained in step (a) above.
Figure 112020047851708-pat00189
, The penalty factor obtained in step (b) above
Figure 112020047851708-pat00190
And the penalty factor obtained in step (c).
Figure 112020047851708-pat00191
Final alternating stress strength using
Figure 112020047851708-pat00063
Calculating the following formula; And

Figure 112019114163583-pat00064
Figure 112019114163583-pat00064

Figure 112019114163583-pat00065
Figure 112019114163583-pat00065

(e) 상기 단계 (d)에서 구해진 최종 교번응력강도

Figure 112020047851708-pat00192
를 이용하여 교번 등가 변형률
Figure 112020047851708-pat00066
를 하기 식으로 계산하는 단계(e) the final alternating stress strength obtained in step (d) above
Figure 112020047851708-pat00192
Using alternating equivalent strain
Figure 112020047851708-pat00066
Step to calculate

Figure 112019114163583-pat00067
Figure 112019114163583-pat00067

를 실행시키기 위한 프로그램을 기록할 수 있다.You can record a program to run.

본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른, 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 및 노심지지구조물에 대한 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법은 탄성 해석 결과를 이용하여 저주기 피로영역에서의 소성변형률 증대효과를 용이하게 고려할 수 있는 단순 탄소성 해석 방법을 제공할 수 있다.According to embodiments according to the technical concept of the present invention, a simple elasto-plastic analysis method for evaluating strain-based structural integrity of a nuclear safety class device, a metal containment container, and a core support structure under an operation level D earthquake or a design-exceeding earthquake is Using the elastic analysis results, a simple elasto-plastic analysis method that can easily consider the effect of increasing the plastic strain in the low-cycle fatigue region can be provided.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 단순 탄소성 해석 방법이 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects that can be achieved by the simple elastic analysis method according to an embodiment of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned are clearly understood by those skilled in the art from the following description It could be.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail through detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.

이하, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the technical spirit of the present invention will be described in detail.

본 발명의 기술적 사상에 따른, 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 및 노심지지구조물에 대한 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법은 배관을 제외한 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 또는 노심지지구조물에 대한 단순 탄소성 해석 방법과 배관에 대한 단순 탄소성 해석 방법으로 구분될 수 있다.In accordance with the technical idea of the present invention, a simple elasto-plastic analysis method for evaluating strain-based structural integrity of a nuclear power plant safety device, a metal containment container, and a core support structure under an operation level D earthquake or an earthquake exceeding a design standard is safe for nuclear power plants excluding piping. It can be divided into a simple elasto-plastic analysis method for a grade device, a metal containment container, or a core support structure and a simple elasto-plastic analysis method for a pipe.

먼저, 배관을 제외한 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 또는 노심지지구조물에 대한 단순 탄소성 해석 방법에 대하여 설명한다. 본 방법은 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 조건에 대하여 이루어지는 것으로서, 탄성 해석에 의해 얻어진 각 응력 성분에 페널티 팩터들을 곱함으로써, Time History 탄소성 해석이 없이도 소성 효과를 반영할 수 있게 된다.First, a simple elasto-plastic analysis method for a nuclear power plant safety device, a metal containment container, or a core support structure excluding piping will be described. This method is performed for the operation level D seismic or design-exceeding seismic conditions, and by multiplying each stress component obtained by the elastic analysis with penalty factors, it is possible to reflect the plastic effect without time history elastoplastic analysis.

응력 성분들은 살펴보면, 지진 등과 같은 리버싱 타입(Reversing Type) 동적 하중은 일차 응력 성분은 관성하중에 의해 발생되는 응력이며, 이차 응력 성분은 앵커 모션에 의해 발생되는 응력이다. 무게, 압력, 기계적 하중, 관성 하중과 같은 하중 제어 조건에 의해 발생하는 응력 성분은 일차 응력 성분들이며, 열응력, 앵커 모션과 같은 변위 제어 조건에 의해 발생하는 응력성분은 이차 응력 성분들이다. 하기 식들의 부호들은 ASME B&PV Code에 정의된 것들로서, 본 명세서에 설명되지 않은 부분은 ASME B&PV Code에서 정의된 내용을 참조할 수 있다. Looking at the stress components, the reversing type dynamic load such as earthquake, etc., the primary stress component is the stress generated by the inertial load, and the secondary stress component is the stress generated by the anchor motion. Stress components generated by load control conditions such as weight, pressure, mechanical load, and inertial load are primary stress components, and stress components generated by displacement control conditions such as thermal stress and anchor motion are secondary stress components. The symbols in the following equations are those defined in the ASME B & PV Code, and portions not described herein may refer to the contents defined in the ASME B & PV Code.

먼저, 하기 식(1)을 이용하여 페널티 팩터

Figure 112020047851708-pat00068
를 계산하는 단계가 수행될 수 있다.
Figure 112020047851708-pat00069
는 일차 응력에 대한 페널티 팩터이다.First, a penalty factor using the following equation (1)
Figure 112020047851708-pat00068
The step of calculating can be performed.
Figure 112020047851708-pat00069
Is the penalty factor for the primary stress.

[식 1][Equation 1]

Figure 112019114163583-pat00070
Figure 112019114163583-pat00070

여기서,

Figure 112019114163583-pat00071
은 일차 응력강도와 이차 응력강도의 합의 범위이고,
Figure 112019114163583-pat00072
은 설계응력강도이며, n은 변형률 경화지수이고, m은 재질별로 결정되는 상수이다.here,
Figure 112019114163583-pat00071
Is the range of the sum of the primary stress intensity and the secondary stress intensity,
Figure 112019114163583-pat00072
Is the design stress strength, n is the strain hardening index, and m is a constant determined for each material.

다음으로, 하기 식(2)를 이용하여 페널티 팩터

Figure 112020047851708-pat00073
를 계산하는 단계가 수행될 수 있다.
Figure 112020047851708-pat00074
는 프와송 비(Poisson's Ratio) 효과를 고려하기 위한 페널티 팩터이다.Next, using the following equation (2), the penalty factor
Figure 112020047851708-pat00073
The step of calculating can be performed.
Figure 112020047851708-pat00074
Is a penalty factor to account for the Poisson's Ratio effect.

[식 2][Equation 2]

Figure 112019114163583-pat00075
Figure 112019114163583-pat00075

여기서,

Figure 112019114163583-pat00076
는 전체 응력강도 범위이고,
Figure 112019114163583-pat00077
은 이차 굽힘응력과 이차 국부응력을 제외한 전체 응력강도 범위이며,
Figure 112019114163583-pat00078
은 이차 굽힘응력과 이차 국부 응력의 합의 응력강도 범위이며, Sp는 전체 응력강도 범위이다.here,
Figure 112019114163583-pat00076
Is the total stress intensity range,
Figure 112019114163583-pat00077
Is the total stress intensity range excluding the secondary bending stress and the secondary local stress,
Figure 112019114163583-pat00078
Is the stress intensity range of the sum of the secondary bending stress and the secondary local stress, and S p is the total stress intensity range.

다음으로, 하기 식(3)을 이용하여 페널티 팩터

Figure 112020047851708-pat00079
을 계산하는 단계가 수행될 수 있다.
Figure 112020047851708-pat00080
은 노치로 인한 변형률 집중을 고려하기 위한 페널티 팩터이다.Next, using the following equation (3), the penalty factor
Figure 112020047851708-pat00079
The step of calculating can be performed.
Figure 112020047851708-pat00080
Is a penalty factor to account for strain concentration due to notch.

[식 3][Equation 3]

Figure 112019114163583-pat00081
Figure 112019114163583-pat00081

여기서,

Figure 112019114163583-pat00082
은 이차 국부 응력을 제외한 전체 응력강도 범위이다.here,
Figure 112019114163583-pat00082
Is the total stress intensity range excluding secondary local stress.

다음으로, 페널티 팩터들을 교번응력강도 성분들에 곱하여 구조 건전성 평가시 설계피로선도에 입력할 최종 교번응력강도

Figure 112019114163583-pat00083
를 하기 식(4)으로 계산하는 단계가 수행될 수 있다. 배관을 제외한 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 또는 노심지지구조물의 경우, 교번응력강도 성분들은 유한요소해석과 같은 해석에 의해 얻어질 수 있다.Next, the final alternating stress strength to be input into the design fatigue diagram when evaluating structural integrity by multiplying the penalty factors by the alternating stress strength components.
Figure 112019114163583-pat00083
Calculating the following equation (4) may be performed. In the case of nuclear safety class equipment, metal containment vessels or core support structures, except for piping, alternating stress strength components can be obtained by analysis such as finite element analysis.

[식 4][Equation 4]

Figure 112019114163583-pat00084
Figure 112019114163583-pat00084

여기서,

Figure 112019114163583-pat00085
는 이차 굽힘 응력강도 범위이고,
Figure 112019114163583-pat00086
은 이차 국부 응력강도 범위이다.here,
Figure 112019114163583-pat00085
Is the secondary bending stress strength range,
Figure 112019114163583-pat00086
Is the secondary local stress intensity range.

다음으로, 교번 등가 변형률

Figure 112019114163583-pat00087
를 하기 식(5)으로 계산하는 단계가 수행될 수 있다.Next, the alternating equivalent strain
Figure 112019114163583-pat00087
The step of calculating the following equation (5) may be performed.

[식 5][Equation 5]

Figure 112019114163583-pat00088
Figure 112019114163583-pat00088

여기서, E는 탄성계수이다. 하기 식(6)과 같이 교번 등가 변형률

Figure 112019114163583-pat00089
에 2를 곱하면 등가 변형률 범위
Figure 112019114163583-pat00090
를 얻을 수 있다.Here, E is the elastic modulus. Alternate equivalent strain as shown in equation (6) below
Figure 112019114163583-pat00089
Multiplying by 2 is the equivalent strain range
Figure 112019114163583-pat00090
Can get

[식 6][Equation 6]

Figure 112019114163583-pat00091
Figure 112019114163583-pat00091

다음으로, 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의, 배관의 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법에 대하여 설명한다. 본 방법은 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 조건에 대하여 이루어지는 것으로서, 탄성 해석에 의해 얻어진 각 응력 성분에 페널티 팩터들을 곱함으로써, Time History 해석을 통한 소성 해석이 없이도 소성 효과를 반영할 수 있게 된다.Next, a simple elasto-plastic analysis method for evaluating the structural integrity of a pipe under the operating level D earthquake or an earthquake exceeding the design criteria will be described. This method is performed for the operation level D earthquake or the earthquake conditions exceeding the design standard. By multiplying each stress component obtained by the elasticity analysis with a penalty factor, it is possible to reflect the plasticity effect without plasticity analysis through time history analysis. .

먼저, 하기 식(7)을 이용하여 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00092
를 계산하는 단계를 수행할 수 있다.First, a penalty factor using the following equation (7)
Figure 112019114163583-pat00092
The step of calculating can be performed.

[식 7][Equation 7]

Figure 112019114163583-pat00093
Figure 112019114163583-pat00093

여기서, Sn은 일차 막/굽힘 응력과 이차 막응력과 열팽창 응력의 합의 응력강도의 범위이고, Sm은 설계응력강도이며, n은 변형률 경화지수이고, m은 재질별 결정되는 상수이다.Here, S n is the range of the stress strength of the sum of the primary film / bending stress and the secondary film stress and the thermal expansion stress, S m is the design stress strength, n is the strain hardening index, and m is a constant determined for each material.

다음으로, 하기 식(8)을 이용하여 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00094
를 계산하는 단계가 수행될 수 있다.Next, using the following equation (8), the penalty factor
Figure 112019114163583-pat00094
The step of calculating can be performed.

[식 8][Equation 8]

Figure 112019114163583-pat00095
= 1.4와
Figure 112019114163583-pat00096
중 작은 값
Figure 112019114163583-pat00095
= 1.4 and
Figure 112019114163583-pat00096
Small value of

다음으로, 하기 식(9) 내지 식(13)을 이용하여 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00097
을 계산하는 단계가 수행될 수 있다.Next, using the following equations (9) to (13), the penalty factor
Figure 112019114163583-pat00097
The step of calculating can be performed.

[식 9][Equation 9]

Figure 112019114163583-pat00098
Figure 112019114163583-pat00098

[식 10][Equation 10]

Figure 112019114163583-pat00099
Figure 112019114163583-pat00099

[식 11][Equation 11]

Figure 112019114163583-pat00100
Figure 112019114163583-pat00100

[식 12][Equation 12]

Figure 112019114163583-pat00101
Figure 112019114163583-pat00101

[식 13][Equation 13]

Figure 112019114163583-pat00102
Figure 112019114163583-pat00102

여기서, K1, K2, K3는 국부 응력지수이며, C1, C2, C3는 이차 응력지수이고, PD는 내압이며, Do는 외경이고, t는 두께이며, I는 관성모멘트이고, Mi는 하나의 운전하중과 다른 운전하중 사이에 발생하는 결과적인 모멘트 범위이며, ME는 지진, 리버싱 타입(reversing type) 동적 사건 및 무게에 의한 관성하중에 기인하는 결과적인 모멘트 진폭이고, FAM은 지진 및 리버싱 타입 동적 사건에 기인하는 앵커 모션에 의한 길이방향 하중 진폭이며, MAM은 지진 및 리버싱 타입 동적 사건에 기인하는 앵커 모션에 의한 결과적인 모멘트 범위이고, AM은 배관 벽내 금속의 횡단면적이며, Eab는 상온에서 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 양쪽 면 (a면과 b면)에서의 평균 탄성계수이고,

Figure 112019114163583-pat00103
는 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 a면에서의 상온 열팽창계수이며,
Figure 112019114163583-pat00104
는 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 b면에서의 상온 열팽창계수이고, Ta는 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 a면에서의 평균 온도 범위이며, Tb는 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 a면에서의 평균 온도 범위이고, E는 상온에서의 탄성계수이며,
Figure 112019114163583-pat00105
는 상온에서의 평균 열팽창계수이고,
Figure 112019114163583-pat00106
는 Poisson Ratio이며,
Figure 112019114163583-pat00107
는 모멘트를 발생시키는 등가 선형 온도 분포에서 배관 외표면 온도와 내표면 온도 사이의 절대 차이이고,
Figure 112019114163583-pat00108
는
Figure 112019114163583-pat00109
를 포함시키지 않는 벽두께를 통해 비선형 열 구배 범위의 절대 값이며, Ssb는 이차 굽힘 응력강도 범위이고, Ssl은 이차 국부 응력강도 범위이다.Here, K 1 , K 2 , K 3 are local stress indices, C 1 , C 2 , C 3 are secondary stress indices, P D is internal pressure, D o is outer diameter, t is thickness, and I is inertia Moment, M i is the resultant moment range that occurs between one operating load and the other, ME is the resulting moment amplitude due to earthquakes, reversing type dynamic events and inertial loads due to weight , F AM is the longitudinal load amplitude due to the anchor motion resulting from the seismic and reversing type dynamic event, M AM is the resulting moment range due to the anchor motion resulting from the seismic and reversing type dynamic event, A M Is the cross-sectional area of the metal in the pipe wall, E ab is the average modulus of elasticity on both sides (a and b) of the entire structural discontinuity or material discontinuity at room temperature,
Figure 112019114163583-pat00103
Is the coefficient of thermal expansion at room temperature on the plane a of the entire structural discontinuity or material discontinuity,
Figure 112019114163583-pat00104
Is the normal temperature coefficient of thermal expansion on the b-plane of the entire structural discontinuity or material discontinuity, T a is the average temperature range on the a-plane of the total structural discontinuity or material discontinuity, and T b is on the a-plane of the total structural discontinuity or material discontinuity The average temperature range, E is the elastic modulus at room temperature,
Figure 112019114163583-pat00105
Is the average coefficient of thermal expansion at room temperature,
Figure 112019114163583-pat00106
Is Poisson Ratio,
Figure 112019114163583-pat00107
Is the absolute difference between the pipe's outer surface temperature and the inner surface temperature in an equivalent linear temperature distribution that generates a moment,
Figure 112019114163583-pat00108
The
Figure 112019114163583-pat00109
It is an absolute value of the nonlinear thermal gradient range through the wall thickness not including, S sb is the secondary bending stress strength range, and S sl is the secondary local stress strength range.

다음으로, 페널티 팩터들을 교번응력강도 성분들에 곱하여 구조 건전성 평가시 설계피로선도에 입력할 최종 교번응력강도

Figure 112019114163583-pat00110
를 하기 식(14) 및 식(15)로 계산하는 단계가 수행될 수 있다. 배관의 경우, 교번응력강도 성분들은 위에서 설명된 바와 같이 식(10) 내지 식(13)에 의해 얻어질 수 있게 된다. Next, the final alternating stress strength to be input into the design fatigue diagram when evaluating structural integrity by multiplying the penalty factors by the alternating stress strength components.
Figure 112019114163583-pat00110
Calculating the following equations (14) and (15) may be performed. In the case of piping, the alternating stress strength components can be obtained by equations (10) to (13) as described above.

[식 14][Equation 14]

Figure 112019114163583-pat00111
Figure 112019114163583-pat00111

[식 15][Equation 15]

Figure 112019114163583-pat00112
Figure 112019114163583-pat00112

여기서, Sp-sb-sl은 이차 굽힘응력과 이차 국부응력을 제외한 전체 응력강도 범위이다.Here, S p-sb-sl is the total stress intensity range excluding the secondary bending stress and the secondary local stress.

다음으로, 교번 등가 변형률

Figure 112019114163583-pat00113
를 하기 식(16)으로 계산하는 단계가 수행될 수 있다.Next, the alternating equivalent strain
Figure 112019114163583-pat00113
Calculating the following equation (16) may be performed.

[식 16][Equation 16]

Figure 112019114163583-pat00114
Figure 112019114163583-pat00114

여기서, E는 탄성계수이다. 하기 식(17)과 같이 교번 등가 변형률

Figure 112019114163583-pat00115
에 2를 곱하면 등가 변형률 범위
Figure 112019114163583-pat00116
를 얻을 수 있다.Here, E is the elastic modulus. Alternate equivalent strain as shown in equation (17) below
Figure 112019114163583-pat00115
Multiplying by 2 is the equivalent strain range
Figure 112019114163583-pat00116
Can get

[식 17][Equation 17]

Figure 112019114163583-pat00117
Figure 112019114163583-pat00117

본 발명의 실시예들에 따른 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 및 노심지지구조물에 대한 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법은 정보처리 능력을 가진 컴퓨터 시스템에 의해 자동으로 수행될 수도 있으며, 프로그램의 형태로 프로그램 기록 매체에 저장될 수도 있다.A simple elasto-plastic analysis method for evaluating strain-based structural integrity of a nuclear power plant safety device, a metal containment container, and a core support structure under an operation level D earthquake or an earthquake exceeding design criteria according to embodiments of the present invention has information processing capability. It may be performed automatically by a computer system, or may be stored in a program recording medium in the form of a program.

본 발명의 일 실시예에 따른, 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의, 배관을 제외한 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 또는 노심지지구조물의 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에는 식(1)을 이용하여 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00118
를 계산하는 단계, 식(2)를 이용하여 페널티 팩터
Figure 112019114163583-pat00119
를 계산하는 단계, 식(3)을 이용하여 페널티 팩터
Figure 112019114163583-pat00120
을 계산하는 단계, 식(4)를 이용하여 최종 교번응력강도
Figure 112019114163583-pat00121
를 계산하는 단계, 식(5)를 이용하여 교번 등가 변형률
Figure 112019114163583-pat00122
를 계산하는 단계가 기록될 수 있다.In accordance with an embodiment of the present invention, a simple elasto-plastic analysis method for evaluating the strain-based structural integrity of a nuclear power plant safety device, a metal containment container, or a core support structure, except for piping, under an operation level D earthquake or an earthquake exceeding a design criterion Penalty factor using Eq. (1) on a computer-readable medium that records a program for
Figure 112019114163583-pat00118
Penalty factor using equation (2)
Figure 112019114163583-pat00119
Penalty factor using equation (3)
Figure 112019114163583-pat00120
Calculating step, final alternating stress strength using Eq. (4)
Figure 112019114163583-pat00121
Step of calculating, alternating equivalent strain using equation (5)
Figure 112019114163583-pat00122
The step of calculating can be recorded.

본 발명의 다른 실시예에 따른, 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의, 배관의 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에는 식(7)을 이용하여 페널티 팩터

Figure 112019114163583-pat00123
를 계산하는 단계, 식(8)을 이용하여 페널티 팩터
Figure 112019114163583-pat00124
를 계산하는 단계, 식(9) 내지 식(13)을 이용하여 페널티 팩터
Figure 112019114163583-pat00125
을 계산하는 단계, 식(14) 및 식(15)를 이용하여 최종 교번응력강도
Figure 112019114163583-pat00126
를 계산하는 단계, 및 식(16)을 이용하여 교번 등가 변형률
Figure 112019114163583-pat00127
를 계산하는 단계가 기록될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a computer readable medium having a program for executing a simple elasto-plastic analysis method for evaluating the structural integrity of a pipe based on an operating level D earthquake or an earthquake exceeding a design criterion is included in the equation ( 7) to use the penalty factor
Figure 112019114163583-pat00123
Penalty factor using equation (8)
Figure 112019114163583-pat00124
A penalty factor using the step of calculating Eq. (9) to Eq. (13).
Figure 112019114163583-pat00125
Calculating step, final alternating stress intensity using Eq. (14) and Eq. (15)
Figure 112019114163583-pat00126
Calculating and alternating equivalent strain using Eq. (16)
Figure 112019114163583-pat00127
The step of calculating can be recorded.

이상 본 명세서에서 설명한 기능적 동작과 본 주제에 관한 실시형태들은 본 명세서에서 개시한 구조들 및 그들의 구조적인 등가물을 포함하여 디지털 전자 회로나 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어에서 혹은 이들 중 하나 이상의 조합에서 구현 가능하다.The functional operations described herein and the embodiments related to the subject can be implemented in digital electronic circuits or computer software, firmware or hardware, or a combination of one or more of them, including the structures disclosed herein and their structural equivalents. Do.

본 명세서에서 기술하는 주제의 실시형태는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위하여 또는 그 동작을 제어하기 위하여 유형의 프로그램 매체 상에 인코딩되는 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다. 유형의 프로그램 매체는 전파형 신호이거나 컴퓨터로 판독 가능한 매체일 수 있다. 전파형 신호는 컴퓨터에 의한 실행을 위하여 적절한 수신기 장치로 전송하기 위한 정보를 인코딩하기 위하여 생성되는 예컨대 기계가 생성한 전기적, 광학적 혹은 전자기 신호와 같은 인공적으로 생성된 신호이다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조합 혹은 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.Embodiments of the subject matter described herein are one or more computer program products, i.e., one or more modules related to computer program instructions encoded on a tangible program medium for execution by a data processing apparatus or to control its operation. Can be implemented. The tangible program media may be propagated signals or computer readable media. A propagated signal is an artificially generated signal, such as a machine-generated electrical, optical or electromagnetic signal generated to encode information for transmission to a suitable receiver device for execution by a computer. The computer-readable medium may be a machine-readable storage device, a machine-readable storage substrate, a memory device, a combination of materials affecting a machine-readable propagated signal, or a combination of one or more of these.

컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다.A computer program (also known as a program, software, software application, script, or code) can be written in any form of a compiled or interpreted language or a programming language, including a priori or procedural languages. It can be deployed in any form, including components, subroutines or other units suitable for use in a computer environment.

컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다.Computer programs do not necessarily correspond to files in the file system. The program is in a single file provided to the requested program, or in multiple interactive files (e.g., one or more modules, files storing subprograms or parts of code), or part of a file holding other programs or data (Eg, one or more scripts stored in a markup language document).

컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터 또는 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.Computer programs may be deployed to be executed on one computer or on multiple computers that are located at one site or distributed across multiple sites and interconnected by a communication network.

본 명세서에서 기술하는 프로세스와 논리 흐름은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 기능을 수행하기 위하여 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로그래머블 프로세서에 의하여 수행 가능하다.The processes and logic flows described herein can be performed by one or more programmable processors executing one or more computer programs to perform functions by operating on input data and generating output.

컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는, 예컨대 범용 및 특수 목적의 마이크로프로세서 양자 및 어떤 종류의 디지털 컴퓨터의 어떠한 하나 이상의 프로세서라도 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 읽기 전용 메모리나 랜덤 액세스 메모리 혹은 양자로부터 명령어와 데이터를 수신할 것이다. Processors suitable for the execution of a computer program include, for example, both general purpose and special purpose microprocessors and any one or more processors of any kind of digital computer. Generally, the processor will receive instructions and data from read-only memory or random access memory or both.

컴퓨터의 핵심적인 요소는 명령어와 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 장치 및 명령을 수행하기 위한 프로세서이다. 또한, 컴퓨터는 일반적으로 예컨대 자기, 자기광학 디스크나 광학 디스크와 같은 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 대량 저장 장치로부터 데이터를 수신하거나 그것으로 데이터를 전송하거나 혹은 그러한 동작 둘 다를 수행하기 위하여 동작가능 하도록 결합되거나 이를 포함할 것이다. 그러나, 컴퓨터는 그러한 장치를 가질 필요가 없다.A key element of a computer is one or more memory devices for storing instructions and data and a processor for performing instructions. In addition, computers are generally operatively coupled to receive data from one or more mass storage devices for storing data, such as magnetic, magneto-optical disks or optical disks, to transfer data to it, or to perform both of those operations. Or will include it. However, the computer need not have such a device.

본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다. The described description presents the best mode of the present invention, and provides examples for explaining the present invention and for those skilled in the art to make and use the present invention. This written specification is not intended to limit the invention to the specific terms presented.

따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. Therefore, although the present invention has been described in detail with reference to the above-mentioned examples, those skilled in the art can make modifications, alterations and modifications to the examples without departing from the scope of the present invention.

Claims (4)

컴퓨터 시스템을 이용한 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의, 배관을 제외한 원전 안전등급 기기, 금속 격납용기 또는 노심지지구조물의 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법에 있어서,
(a) 하기 식을 이용하여 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00128
를 계산하는 단계;
Figure 112020047851708-pat00129

(b) 하기 식을 이용하여 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00130
를 계산하는 단계;
Figure 112020047851708-pat00131

(c) 하기 식을 이용하여 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00132
을 계산하는 단계; 및
Figure 112020047851708-pat00133

(d) 상기 단계 (a)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00193
, 상기 단계 (b)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00194
및 상기 단계 (c)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00195
을 이용하여 최종 교번응력강도
Figure 112020047851708-pat00134
를 하기 식으로 계산하는 단계
Figure 112020047851708-pat00135

를 포함하는 것을 특징으로 하는 단순 탄소성 해석 방법
(여기서,
Figure 112020047851708-pat00136
은 일차 응력강도와 이차 응력강도의 합의 범위
Figure 112020047851708-pat00137
은 설계응력강도
n은 변형률 경화지수
m은 재질별로 결정되는 상수
Figure 112020047851708-pat00138
는 전체 응력강도 범위
Figure 112020047851708-pat00139
은 이차 굽힘응력과 이차 국부응력을 제외한 전체 응력강도 범위
Figure 112020047851708-pat00140
은 이차 굽힘응력과 이차 국부 응력의 합의 응력강도 범위
Figure 112020047851708-pat00141
은 이차 국부 응력을 제외한 전체 응력강도 범위
Figure 112020047851708-pat00142
는 이차 굽힘 응력강도 범위
Figure 112020047851708-pat00143
은 이차 국부 응력강도 범위).
A simple elasto-elastic analysis method for evaluating the strain-based structural integrity of a safety level device, metal containment container, or core support structure except nuclear piping under operating level D earthquake or exceeding design standards using a computer system,
(a) Penalty factor using the equation
Figure 112020047851708-pat00128
Calculating;
Figure 112020047851708-pat00129

(b) Penalty factor using the equation
Figure 112020047851708-pat00130
Calculating;
Figure 112020047851708-pat00131

(c) A penalty factor using the following equation
Figure 112020047851708-pat00132
Calculating the; And
Figure 112020047851708-pat00133

(d) The penalty factor obtained in step (a) above.
Figure 112020047851708-pat00193
, The penalty factor obtained in step (b) above
Figure 112020047851708-pat00194
And the penalty factor obtained in step (c).
Figure 112020047851708-pat00195
Final alternating stress strength using
Figure 112020047851708-pat00134
Step to calculate
Figure 112020047851708-pat00135

Simple elasticity analysis method characterized in that it comprises a
(here,
Figure 112020047851708-pat00136
Is the range of the sum of the primary stress intensity and the secondary stress intensity.
Figure 112020047851708-pat00137
Silver Design Stress Strength
n is the strain hardening index
m is a constant determined by material
Figure 112020047851708-pat00138
Is the total stress intensity range
Figure 112020047851708-pat00139
Is the total stress intensity range excluding secondary bending stress and secondary local stress
Figure 112020047851708-pat00140
Is the stress intensity range of the sum of the secondary bending stress and the secondary local stress
Figure 112020047851708-pat00141
Is the total stress intensity range excluding secondary local stress
Figure 112020047851708-pat00142
Is the secondary bending stress strength range
Figure 112020047851708-pat00143
Is the secondary local stress intensity range).
제 1 항에 있어서, 단순 탄소성 해석 방법은
(e) 상기 단계 (d)에서 구해진 최종 교번응력강도
Figure 112020047851708-pat00196
를 이용하여 교번 등가 변형률
Figure 112020047851708-pat00144
를 하기 식으로 계산하는 단계
Figure 112020047851708-pat00145
(여기서, E는 탄성계수)
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단순 탄소성 해석 방법.The method of claim 1, wherein the simple
(e) the final alternating stress strength obtained in step (d) above
Figure 112020047851708-pat00196
Using alternating equivalent strain
Figure 112020047851708-pat00144
Step to calculate
Figure 112020047851708-pat00145
(Where E is the modulus of elasticity)
Simple carbon-elastic analysis method further comprising a. 컴퓨터 시스템을 이용한 운전수준 D 지진 또는 설계기준초과 지진 하의, 배관의 변형률 기반 구조 건전성 평가를 위한 단순 탄소성 해석 방법에 있어서,
(a) 하기 식을 이용하여 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00146
를 계산하는 단계;
Figure 112020047851708-pat00147

(b) 하기 식을 이용하여 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00148
를 계산하는 단계;
Figure 112020047851708-pat00149
= 1.4와
Figure 112020047851708-pat00150
중 작은 값
(c) 하기 식을 이용하여 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00151
을 계산하는 단계; 및
Figure 112020047851708-pat00152

Figure 112020047851708-pat00153

Figure 112020047851708-pat00154

Figure 112020047851708-pat00155

Figure 112020047851708-pat00156

(d) 상기 단계 (a)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00197
, 상기 단계 (b)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00198
및 상기 단계 (c)에서 구해진 페널티 팩터
Figure 112020047851708-pat00199
을 이용하여 최종 교번응력강도
Figure 112020047851708-pat00157
를 하기 식으로 계산하는 단계
Figure 112020047851708-pat00158

Figure 112020047851708-pat00159

를 포함하는 것을 특징으로 하는 단순 탄소성 해석 방법
(여기서,
K1, K2, K3는 국부 응력지수
C1, C2, C3는 이차 응력지수
PD는 내압
Do는 외경
t는 두께
I는 관성모멘트
Mi는 하나의 운전하중과 다른 운전하중 사이에 발생하는 결과적인 모멘트 범위
ME는 지진 및 지진 외의 리버싱 타입(reversing type) 동적 사건 및 무게에 의한 관성하중에 기인하는 결과적인 모멘트 진폭
FAM은 지진 및 지진 외의 리버싱 타입 동적 사건에 기인하는 앵커 모션에 의한 길이방향 하중 진폭
MAM은 지진 및 지진 외의 리버싱 타입 동적 사건에 기인하는 앵커 모션에 의한 결과적인 모멘트 범위
AM은 배관 벽내 금속의 횡단면적
Eab는 상온에서 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 양쪽 면 (a면과 b면)에서의 평균 탄성계수
Figure 112020047851708-pat00160
는 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 a면에서의 상온 열팽창계수
Figure 112020047851708-pat00161
는 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 b면에서의 상온 열팽창계수
Ta는 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 a면에서의 평균 온도 범위
Tb는 전체 구조 불연속 또는 재료 불연속의 a면에서의 평균 온도 범위
Figure 112020047851708-pat00162
는 상온에서의 평균 열팽창계수
Figure 112020047851708-pat00163
는 프와송 비
Figure 112020047851708-pat00164
는 모멘트를 발생시키는 등가 선형 온도 분포에서 배관 외표면 온도와 내표면 온도 사이의 절대 차이
Figure 112020047851708-pat00165
는
Figure 112020047851708-pat00166
를 포함시키지 않는 벽두께를 통해 비선형 열 구배 범위의 절대 값
Sp-sb-sl은 이차 굽힘응력과 이차 국부응력을 제외한 전체 응력강도 범위
Ssb는 이차 굽힘 응력강도 범위
Ssl은 이차 국부 응력강도 범위
Sn은 일차 막/굽힘 응력과 이차 막응력과 열팽창 응력의 합의 응력강도의 범위
Sm은 설계응력강도
n은 변형률 경화지수
m은 재질별 결정되는 상수
Sp는 전체 응력강도 범위).
In a simple elasto-plastic analysis method for evaluating the structural integrity of a pipe under an operating level D earthquake or a design standard earthquake using a computer system,
(a) Penalty factor using the equation
Figure 112020047851708-pat00146
Calculating;
Figure 112020047851708-pat00147

(b) Penalty factor using the equation
Figure 112020047851708-pat00148
Calculating;
Figure 112020047851708-pat00149
= 1.4 and
Figure 112020047851708-pat00150
Small value of
(c) A penalty factor using the following equation
Figure 112020047851708-pat00151
Calculating the; And
Figure 112020047851708-pat00152

Figure 112020047851708-pat00153

Figure 112020047851708-pat00154

Figure 112020047851708-pat00155

Figure 112020047851708-pat00156

(d) The penalty factor obtained in step (a) above.
Figure 112020047851708-pat00197
, The penalty factor obtained in step (b) above
Figure 112020047851708-pat00198
And the penalty factor obtained in step (c).
Figure 112020047851708-pat00199
Final alternating stress strength using
Figure 112020047851708-pat00157
Step to calculate
Figure 112020047851708-pat00158

Figure 112020047851708-pat00159

Simple elasticity analysis method characterized in that it comprises a
(here,
K 1 , K 2 and K 3 are local stress indices
C 1 , C 2 , C 3 are secondary stress indices
P D is internal pressure
D o is outer diameter
t is the thickness
I is the moment of inertia
M i is the resultant moment range that occurs between one operating load and the other.
M E is seismic and non-seismic reversing type dynamic events and the resulting moment amplitude due to inertial loads due to weight
F AM is the longitudinal load amplitude due to anchor motion due to earthquake and non-earthquake reversing type dynamic events.
M AM is the resulting moment range due to anchor motion due to earthquake and non-earthquake reversing type dynamic events
A M is the cross-sectional area of metal in the pipe wall
E ab is the average modulus of elasticity on both sides (a and b) of the entire structural discontinuity or material discontinuity at room temperature.
Figure 112020047851708-pat00160
Is the coefficient of thermal expansion at room temperature on the a side of the entire structural discontinuity or material discontinuity
Figure 112020047851708-pat00161
Is the coefficient of thermal expansion at room temperature on the b-plane of the entire structural discontinuity or material discontinuity
T a is the average temperature range on the a side of the entire structural discontinuity or material discontinuity
T b is the average temperature range on the a side of the entire structural discontinuity or material discontinuity
Figure 112020047851708-pat00162
Is the average coefficient of thermal expansion at room temperature
Figure 112020047851708-pat00163
Poisson Rain
Figure 112020047851708-pat00164
Is the absolute difference between the piping outer surface temperature and the inner surface temperature in an equivalent linear temperature distribution that generates a moment.
Figure 112020047851708-pat00165
The
Figure 112020047851708-pat00166
Absolute value of nonlinear thermal gradient range through wall thickness not including
S p-sb-sl is the total stress intensity range excluding secondary bending stress and secondary local stress
S sb is the secondary bending stress strength range
S sl is the secondary local stress intensity range
S n is the range of the stress strength of the sum of primary film / bending stress and secondary film stress and thermal expansion stress
S m is the design stress strength
n is the strain hardening index
m is a constant determined by material
S p is the total stress intensity range).
제 3 항에 있어서, 단순 탄소성 해석 방법은
(e) 상기 단계 (d)에서 구해진 최종 교번응력강도
Figure 112020047851708-pat00200
를 이용하여 교번 등가 변형률
Figure 112020047851708-pat00167
를 하기 식으로 계산하는 단계
Figure 112020047851708-pat00168

(여기서, E는 상온에서의 탄성계수)
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단순 탄소성 해석 방법.The method of claim 3, wherein the simple
(e) the final alternating stress strength obtained in step (d) above
Figure 112020047851708-pat00200
Using alternating equivalent strain
Figure 112020047851708-pat00167
Step to calculate
Figure 112020047851708-pat00168

(Where E is the modulus of elasticity at room temperature)
Simple carbon-elastic analysis method further comprising a.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093619A (en) * 2006-12-04 2007-04-12 Takenaka Komuten Co Ltd Earthquake damage predicting device, earthquake damage prediction method, and earthquake damage prediction program
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한민수 외 6명,"지진하중을 받는 배관구조물의 탄소성해석 적용 사례",대한기계학회춘추학술대회,page.3398-3401 *

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