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損傷力学による円管のクリープ損傷の有限要素解析

発表形態：: 原著論文
主要業績：: 主要業績
単著・共著：: 共著
発表年月：: 1991年

DOI：
会議属性：: 指定なし
査読：: 有り
リンク情報：

日本語フィールド

著者：

宮崎則幸;相原祐一郎;萩原世也;宗像健

題名：

損傷力学による円管のクリープ損傷の有限要素解析

発表情報：

化学工学論文集巻: 17 号: 1 ページ: 187 - 193

キーワード：

概要：

線形累積被害則よりも物理的意味が明確な損傷力学を用いて, 円管のクリープ損傷を評価するコンピュータプログラムを開発した.このプログラムは熱伝導解析, 応力解析, および損傷解析の3つの部分から成る.前二者の解析には有限要素法を用いた.応力解析には熱ひずみ, クリープひずみ, および材料定数の温度依存性を考慮した.本解析では, 代表的な耐熱合金であるHK40の材料定数を用いた.また管の寸法, 管の受ける熱履歴としては改質炉管を参照した.材料のクリープ特性, 運転モードが管の寿命に及ぼす影響を検討した.本解析により得られた結論は次の通りである. (1) 改質炉管の寿命は熱応力により大きく影響を受ける. (2) クリープ被断強さだけでなく熱応力緩和特性も考慮して材料を選定する必要がある. (3) プラントの起動・停止の繰り返しは管の寿命を大きく低減させる.

抄録：

英語フィールド

Author：

Miyazaki Noriyuki;Aihara Yuuichiro;Hagihara Seiya;Munakata Tsuyoshi

Title：

Finite element creep damage analysis of a tube using damage mechanics.

Announcement information:

Chemical engineering Vol: 17 Issue: 1 Page: 187 - 193

An abstract：

A computer program was devised for estimating the creep damage of a tube by use of damage mechanics, which has more definite physical meaning than does the linear cumulative damage rule. The program consists of three parts : heat conduction analysis, stress analysis and damage analysis. The finite element method was used for the first two analyses. Thermal strain, creep strain and temperature dependence of material properties are taken into account in the stress analysis. In the present analysis, we utilized the material properties of HK 40 alloy, a typical heat-resistant alloy. We made reference to a reformer furnace tube with respect to a typical size and thermal history of the tube.
We studied the effects of the creep characteristics of material and operation modes on the life of the tube. The following conclusions were obtained from the present analysis. (1) The life of the reformer furnace tube is greatly affected by thermal stress. (2) The relaxation characteristics of thermal stress as well as creep rupture strength should be considered in selecting tube material. (3) The iterations of startup and shutdown of plants has a great effect on reducing the life of the tube.