초저주기 피로 조건에서 TP316 스테인리스강 관통균열 배관의 거동 및 파손 예측 기법

국문 초록 (Abstract)

지진하중하 원자력 발전소의 안전성을 위해서는 초저주기 피로 조건에서 배관 거동에 대한 분석이 필요하다. 따라서 실배관 시험보다 시간 및 경제적 효율을 갖춘 유한요소 해석에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 초저주기 피로 조건에서 균열 배관의 거동을 유한요소 해석으로 예측하기 위해서는 균열로 인한 큰 변형률 범위와 반복하중의 재료 거동을 고려한 경화모델이 필요하다. 스테인리스강은 연성이 크고 반복하중에서 경화가 발생되기 때문에, 신뢰도 있는 예측을 위해서는 재료경화 모델을 민감하게 결정해야한다. 본 연구에서는 C(T) 시편에서 얻어진 반복 물성의 구조물 적용 적합성을 배관디본딩 해석을 이용하여 검증한다. 검증된 반복 물성과 에너지기반 손상모델을 이용하여 초저주기 피로하TP316 관통 균열배관의 연성파손을 예측하고 시험결과와 비교 검증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

For the structural integrity of nuclear power plant under seismic loading, the evaluation for pipe behaviour under large-amplitude cyclic loading was significant. The numerical studies on the FE damage analysis with time and economic efficiency was actively underway. To simulate the cracked pipe behaviour under large-amplitude cyclic loading, the appropriate cyclic hardening model was required considering high strain and distribution due to crack. The stainless steel had high ductility and cyclic hardening. So, the cyclic hardening model for stainless steel should be determined sensitively. In this study, the cyclic hardening model determined from the cyclic C(T) test was verified for applicability for the cracked pipe using 3-D FE pipe debond analysis. The ductile fracture simulation for TP316 stainless steel through-wall cracked pipe under large-amplitude cyclic loading was performed by applying the multi-axial plastic strain energy damage model. Simulated crack growth behaviour was compared with experimental data.