報告書番号

U98074

タイトル（和文）

配管系の終局限界挙動のモデル化における剛体－ばねモデルの適用 --薄肉エルボ要素の面内繰り返し曲げ試験と解析--

タイトル（英文）

Application of rigid-body-spring-model to modeling of ultimate behavior of piping systems - Experiments and analyses of thin-walled elbow elements subjected to in-plane cyclic bending -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

原子炉配管系など、大変形時の塑性化が限られた部位に集中する構造物の解析においては、塑性化が生じる部位とその他の弾性挙動を示す部位を分離し、塑性化部位に重点を置いたモデル化を行えばよい。この塑性化部位は複雑な挙動となるため、３次元有限要素法等の数値解析で再現するのは難しいが、実験でマクロに荷重－変位関係を捉えることは可能である。当所は、塑性化部位の挙動特性を実験で把握して、荷重－変位レベルで復元力特性をモデル化し、これを構造物の崩壊挙動を左右する要素として剛体－ばねモデル（RBSM）に組み込むことを考案した。本報告では、薄肉エルボを対象にした繰り返し曲げ試験を行い、得られた非対称復元力特性のモデル化法を示すとともに、この復元力モデルをRBSMに組み込んだ非線形解析を実施して有効性を検証した。さらに、提案法を用いて原子炉配管系の崩壊挙動や地震応答を予測する枠組みを提案した。

概要 （英文）

When piping systems of nuclear power plants are subjected to large deformation during earthquakes, plasticity tends to concentrate at local elements such as elbows, tees and supports. In analyzing responses of such structures, it is effective to clearly divide them into those plastic parts and other linear parts.The Rigid-Body-Spring-Model (RBSM) is a structural analysis method which is effective in representing such discretely nonlinear systems. In order to apply RBSM for this purpose, load-displacement relations of the local plastic parts have to be determined, and it can be established by structural experiments of those independent elements.In this study, the authors conducted cyclic in-plane bending experiments of thin-walled elbows, and determined their asymmetric load-displacement relations by using the Ramberg-Osgood model and empirical hysteresis curves. Then, they are incorporated into nonlinear spring model of RBSM, which could accurately simulate the complex hysteresis loops observed in the experiments. Finally, the authors proposed a framework of limit-state seismic evaluation procedure for nuclear piping systems which uses RBSM and experimentally-determined load-displacement relations of pipe elements.

報告者

キーワード