FINASの機能拡張 -非線形バネ要素の組込み-

• Material Type: 文書・図像類
• Title: FINASの機能拡張 -非線形バネ要素の組込み-
• Author/Editor: 月森 和之
• Author Heading: 月森 和之
• Publication Date: 1999-07
• Publication Date (W3CDTF): 1999-07
• Alternative Title: Extension of finite element nonlinear structural analysis system 'FINAS'; Installation of "Nonlinear Spring Element"
• Periodical title: JNC TN9400 99-058
• Text Language Code: jpn
• Target Audience: 一般
• Note (General): 高速炉を構成する主要な機器を繁ぐ配管系などの挙動を有限要素法で解析する場合、エルボや支持構造、あるいはベローズ継手などの特殊構造をそれぞれの特性を代表するバネ要素で置き換えることで、効果的な解析が実現できる。さらに、地震動が大きくなった場合や高温に長時間晒される場合は、これらの接続、支持構造が非線形挙動を呈するため、その影響を考慮した詳細な応答解析が必要となる。このような場合、バネ要素で置き換えるエルボ等の構造について、あらかじめ詳細な非線形解析を実施し、その振る舞いにあわせて非線形のバネ特性を設定する。現在、FINASで使用できるバネ要素(LCOMB2)は線形バネ要素であり、配管系の応答等における非線形特性を考慮するためには、非線形挙動を表現しうるバネ要素の組込みが必要である。そこで、構造解析手法の高度化の一環として、配管系の地震応答解析において塑性などによる履歴減衰をともなう非線形領域まで効率的な計算を可能にするために、FINASに非線形バネ要素を組込み、解析機能の拡張を図る。バネ要素の種類としては、非線形弾性バネ、弾塑性(履歴)バネ、弾クリープバネ(静的解析)の3種とした。前2者については、動的解析の場合には従来と同様、減衰が考慮できる。弾塑性バネについては、変位・荷重関係については複合硬化まで考慮できる。さらに、特殊な場合として、負荷方向によって加工硬化係数が異なる場合も扱える。ただし、等方硬化モデルについては変位・荷重関係を関数および多直線近似で与えることができるが、それ以外について2直線近似でのみ与えられる。クリープ挙動については、既存のクリープひずみと同様な形式(変位速度を荷重等の関数)で与える。なお、塑性とクリープについては、変位・荷重関係の各成分を独立に扱えるほか、一部については相当応力と同様の概念により、成分間の連成を考慮できる。組込まれた非線形バネ要素の機能については、配管の応答解析等によって、その有効性が検証された。; Efficient analyses can be attained by replacing specific components such as elbows, supporting structures, bellows expansion joints etc. by specially characterized spring elements, when we analyze the behavior of piping systems of FBR plants which involve specific components by FEM. Further, inelastic behaviors of these components should be considered especially in case their integrity is evaluated under excessive seismic loading or in high temperature range. Therefore, calibration of nonlinear characteristics of the spring element is needed before adopting this element by experiments or detailed analyses of the component. Existing 'FINAS' has only linear spring element (LCOMB2). In order to realize nonlinear response analyses of piping systems, nonlinear spring elements have to be installed. In this study nonlinear spring elements were installed in 'FINAS' by using 'USER'S SUBROUTINE'. The kinds of nonlinear spring elements are categorized in nonlinear elastic springs, elastic plastic springs and elastic creep springs. As to former two categories damping effect can be considered in dynamic analyses. As to elastic plastic spring elements isotropic hardening, kinematic hardening and combined hardening can be considered. Further, a special spring which has different hardening rates corresponding to the loading direction can be dealt with. Multi-linear approximation is allowed to be used for isotropic hardening models, however only bilinear approximation is allowed for other hardening models. As to creep behaviors the element characteristics are set by the creep displacement rate which is the function of force displacement and so on. And partially elastic plastic spring elements and elastic creep spring elements can deal with the interaction among components by defining equivalent force as similar to equivalent stress. The function of nonlinear spring elements installed in 'FINAS' was verified through example analyses such as nonlinear responses of piping systems.
• Source: /JNC-TN9400-99-058.pdf （fulltext）; https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JNC-TN9400-99-058.pdf
• Access Restrictions: 限定公開
• Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 日本原子力研究開発機構 : JOPSS:JAEA Originated Papers Searching System

• Summary, etc.: 高速炉を構成する主要な機器を繁ぐ配管系などの挙動を有限要素法で解析する場合、エルボや支持構造、あるいはベローズ継手などの特殊構造をそれぞれの特性を代表するバネ要素で置き換えることで、効果的な解析が実現できる。さらに、地震動が大きくなった場合や高温に長時間晒される場合は、これらの接続、支持構造が非線形...