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배관 엘보우의 소성붕괴모멘트 평가에 미치는 두께와 재료물성의 불균일성 영향 = Effect of Non-uniform Thickness and Material Property on the Evaluation of Plastic Collapse Moment of Pipe Elbows
In this study, three-dimensional finite element analysis (FEA) was performed by inputting material properties and thicknesses measured at different locations in three commercial elbows, and the plastic collapse moment (PCM) was evaluated for each input condition. Notably, the plastic collapse moments varied by up to 39% and 42% with the input material properties and thickness, respectively. Furthermore, the variation in the PCM according to the input material property was larger in closing mode bending than in opening mode bending, but the variation with the input thickness was larger in closing mode bending than in opening mode bending. A comparison of the bending test and FEA results on elbow specimens showed that the plastic collapse behavior was appropriately predicted when the average of the material properties and thicknesses measured at extrados, intrados, and crown of the elbow were inputted. The use of the nominal thickness in the FEA conservatively predicted the plastic collapse behavior of the elbow.
더보기본 연구에서는 3종의 상용 엘보우에서 측정된 위치별 재료물성과 두께를 입력하여 3차원 유한요소해석을 수행하고, 입력 조건별로 소성붕괴모멘트를 평가하였다. 평가 결과 입력된 재료물성과 두께 편차에 따라 소성붕괴모멘트가 각각 최대 39%와 42%의 차이를 보였다. 또한, 입력된 재료물성에 따른 소성붕괴모멘트의 변화는 닫힘모드보다 열림모드 굽힘조건에서 더 크고, 입력된 두께에 따른 소성붕괴모멘트의 변화는 열림모드보다 닫힘모드 굽힘조건에서 더 크게 나타났다. 엘보우에 대한 굽힘시험과 해석 결과를 비교한 결과, 곡관부 내륜, 외륜, 측면에서 측정된 두께의 평균과 재료물성의 평균이 엘보우의 두께와 재료물성으로 적용될 때, 엘보우의 소성붕괴거동이 가장 적절히 예측되었다. 유한요소해석에서 공칭두께의 적용은 엘보우의 소성붕괴거동을 지나치게 보수적으로 예측하였다.
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