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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김종성
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 세종대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수13
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전 세계적으로 설계기준초과지진과 같은 심각한 지진이 발생하고 있으며, 2011년 발생한 동일본대지진과 그로 인해 발생한 쓰나미는 후쿠시마 원전 사고의 원인이 되었다. 최근 국내 경주, 포항 등에서 규모 5.0 이상의 지진이 발생하면서 원전 기기의 지진 안전성에 대한 관심이 증대되고 있다. 원전 안전 1등급 기기의 내진설계에서 설계기준지진을 고려하며, 일반적으로 탄성 응력 해석 결과를 응력 기반 평가절차에 적용하여 설계된다. 설계기준초과지진과 같이 대형 지진이 발생하는 경우 기기에 소성 변형이 발생할 수 있으며, 소성 변형을 고려하지 못하는 탄성 응력 기반 해석 방법을 적용하여 건전성 평가를 하는 것은 적절하지 않을 수 있다. 따라서 소성 변형을 고려할 수 있는 탄소성 유한요소 해석 결과를 이용한 변형률 기반 내진평가를 통해 원자력 발전소 구조물의 설계에 설계기준초과지진과 같은 큰 하중이 반복하는 대형 지진에 대한 신뢰성 있는 건전성 평가가 필요하며, 반복 하중에 대한 정확한 변형률을 도출하는 것이 변형률 기반 내진평가의 중요한 요소이다. 본 논문에서는 다양한 응력집중계수, 유한요소 유형, 반경방향 유한요소 밀도, 반복 작용 응력 크기를 조합한 노치 시편에 대하여 3차원 유한요소 모델을 사용하여 탄소성 유한요소 해석을 수행하였다. 정확한 결과를 도출해내는 것으로 알려진 유한요소 유형은 3차원 이차 저감적분 연속체 요소이며, 3차원 이차 저감적분 연속체 요소를 사용한 해석 결과와 가장 가까운 결과값을 경제적인 시간 내에 도출해내는 유한요소 유형은 3차원 일차 비양립 연속체 요소이다. 따라서 3차원 일차 비양립 연속체 요소를 최적 유한요소 유형으로 선정하였다. 또한 노치 선단에서의 유한요소 밀도에 대한 소성 변형률의 민감도 분석을 수행하였다. 민감도 분석 결과 유한요소 밀도 증가에 따라 계속해서 누적 등가 소성 변형률, 등가 소성 변형률, von-Mises 유효 응력이 증가하는 경향을 보이는 것을 확인하였으며, 반경방향 유한요소 밀도가 14일 때, 기준치와의 상대 차이가 5% 이내로 발생하므로 최적 유한요소 밀도를 14로 선정하였다. 낮은 유한요소 밀도를 사용한 해석을 통해 경제적인 시간 내에 신뢰성 있는 결과값을 예측하기 위해 새로운 소성 변형률 집중계수를 정의하였으며, 노치부의 강건한 소성 변형률 예측 절차를 수립하였다. 소성 변형률 집중계수를 사용하여 노치 선단의 소성 변형률을 예측한 결과, 반복 작용 응력 크기가 209.12MPa일 때, 기준값과의 상대 차이가 20.797%~46.678%로 보수적인 소성 변형률을 예측할 수 있었다. 또한 반복 작용 응력 크기가 345.08MPa, 반경방향 유한요소 밀도가 4, 응력집중계수가 1.7134인 경우 기준값과의 상대차이가 ?0.157%로 비보수적이지만 기준값에 근접한 소성 변형률을 예측하였으며, 나머지 경우에 대해서는 기준값과의 상대 차이가 4.349%~11.879%로 약간 보수적이면서 기준값에 근접한 소성 변형률을 예측하는 것을 확인하였다.
목차
초록 ⅰ그림 목차 ⅲ표 목차 ⅴⅠ. 서 론 11. 연구배경 및 필요성 12. 연구개요 및 목적 3Ⅱ. 본 론 51. 탄소성 유한요소 해석 및 민감도 분석 51.1 해석 대상 51.2 재료 물성 정보 61.3 하중 정보 71.4 유한요소 모델 81.5 탄소성 유한요소 해석 121.6 민감도 분석 202. 강건한 소성 변형률 예측 절차 개발 322.1 강건한 소성 변형률 예측 절차 수립 322.2 강건한 소성 변형률 예측 절차 적용 36Ⅲ. 결 론 49참고문헌 50Abstract 52
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