8. 弾塑性 FEM 解析を用いた原子炉圧力容器設計手法の体系化
8.7 参考文献
σ ：弾塑性解析によるMises相当応力範囲（MPa）
εp：弾塑性解析によるMises相当塑性ひずみ範囲
εe ：Sp,iを求めた荷重サイクルに対して、弾性解析を実施し、次の計算式によ り求めた値。なお、解析に使用する荷重はεepの計算に用いたものと同じ 荷重であること。
e E σ*
ε = ··· (8-11) σ*：弾性解析によるMises相当応力範囲（MPa）
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 200 400 600
Sm=184MPa Sy=303MPa
■ 試験状態 Su=490MPa
◆ 供用状態D
▲ 供用状態C
● 設計条件 PVB-3111
Pm+Pb (MPa) 供用状態C 供用状態D
試験状態 究極強さ
設計条件
図8-1 矩形梁の究極強さおよび各供用状態の許容応力 (SQV2A(低合金鋼)の例) Pm (MPa)
荷重
二倍勾配法による 崩壊荷重
θ φ
二倍勾配直線
変位 荷重－変位関係曲線
下界漸近法による 崩壊荷重
図8-2 極限解析に対する崩壊荷重
図8-3 Smax分布と評価線の設定例
図8-4 シェイクダウン評価の構造の分類
3Sm
2.7Sm
評価線
t’
L L/t’≦ 0.1
10%t'
Min(3Sm , 6Sm -4Pm)
10%t'
3Sm
3Sm
10%t'
t
t t,t'
10%t' 3Sm
3Smm 10%t'
t t
一様シェル部の
板厚方向応力分布 材料の局部的不連続 局部的構造不連続
総体的構造不連続
ノズルコーナ 応力集中 r
r
≦ rt
3 Sm
母材 (材料 A) クラッド
(材料 C)
母材 (材料 B)
10%t
≦ rt
≦ rt t' t'
t' t'
r
表8-1 ASME Sec.IIIの一次応力評価に対する許容基準
供用状態 解析方法 Pm PL, PL+Pb
弾性解析 Sm 1.5Sm
2/3･CL(降伏点：1.5Sm) 2/3･Cp(実際の材料特性) 設計条件 極限解析 必要板厚
必要板厚 Plastic Analyis
弾性解析 極限解析 塑性解析
Max[1.2Sm, Sy] Max[1.2Sm, Sy] Max[1.2Sm, Sy]
1.5Pm
0.8･CL (降伏点：1.5Sm) 規定なし
供用状態C
弾性解析
極限解析 Plastic Analyis
0.7Su (フェライト鋼) Min[2.4Sm,0.7Su]
(ｵｰｽﾃﾅｲﾄ系ｽﾃﾝﾚｽ鋼) 不明確 0.7Su (フェライト鋼) 供用状態D
1.5Pm
0.9･CL (降伏点：2.3Sm or 0.7Su) 0.9Su /0.9Cp /0.7PI
試験状態
弾性解析
極限解析 Plastic Analyis
0.9Sy
規定なし 規定なし
1.35Sy ：Pm≦0.67Sy
2.15Sy－1.2Pm ：Pm＞0.67Sy
規定なし 規定なし (注) CL : 極限解析による崩壊荷重
CP : 弾塑性解析による崩壊荷重
PI : 塑性不安定荷重(加工硬化を考慮した弾塑性解析か実験により求めたもの)
表8-2 一次荷重に対する許容基準
供用状態 解析方法 評価に用いる荷重、応力 弾完全塑性体の降伏点・弾 性代償法に対する許容値
弾完全塑性体を仮 定した弾塑性解析
下界漸近法あるいは二倍 勾配法による崩壊荷重
設計条件 Sm
弾性代償法解析による平 衡応力の最小値σeqb 弾性代償法
弾完全塑性体を仮 定した弾塑性解析
下界漸近法あるいは二倍 勾配法による崩壊荷重
・ｵｰｽﾃﾅｲﾄ系ｽﾃﾝﾚｽ鋼及び高
Sm
・上記以外
y, (2/3)Su] ﾆｯｹﾙ合金鋼
1.2
Min[S 供用状態C
弾性代償法
衡応力の最小値
弾性代償法解析による平 σeqb
弾完全塑性体を仮 下界漸近法あるいは二倍 定した弾塑性解析 勾配法による崩壊荷重
・ｵｰｽﾃﾅｲﾄ系ｽﾃﾝﾚｽ鋼及び高
m, (2/3)Su]
・上
/3)Sm
ﾆｯｹﾙ合金鋼 Min[2.4S
記以外 (2 供用状態D
弾性代償法 弾性代償法解析による平 衡応力の最小値σeqb 弾完全塑性体を仮
定した弾塑性解析
倍 勾配法による崩壊荷重 下界漸近法あるいは二
試験状態
弾性代償法 平
0.9Sy
弾性代償法解析による σeqb
衡応力の最小値