유한요소 극한해석을 이용한 결함이 있는 원형파이프의 붕괴압력에 관한 연구

Abstract

고압용기와 고압파이프는 산업이 발전함에 따라 그 활용이 점증하며 용도도 다양해지고 있다. 이에 따라, 고압용기와 파이프에 대한 연구도 매우 활발하여 수 많은 연구자들의 다양한 연구결과들이 보고되고 있다. 연구의 내용은 고압용기의 결함이나 그루브에 대한 해석, 크랙이 있을 때 응력집중계수에 대한 해석, 후벽 파이프의 크리이프 처짐, 보강재에 의해 보강된 고압용기, 탄서융한변형, 원형 튜브의 평면도에 따른 파열압력, 최적 고압용기의 설계 등 매우 다양하다. 한편, 원형파이프의 붕괴압력은 소성역학에 관한 서적에는 이론해와 초등해석등이 나와 있으나 결함이 있는 경우의 붕괴압력이나 붕괴 모우드 등의 극한해석은 아직 그 연구가 미미하여 결함이 있는 경우의 붕괴압력, 응력분포등의 계산은 주로 탄성해나 탄소성 해에 의존하고 있다. 본 연구에서는 유한요소 극한해석의 기법을 고압 원형파이프에 적용하여 파이프의 붕괴압력을 계산하고 이론해와 비교하였으며, 파이프의 내면에 결함이 있는 경우나 외부에 결함이 있는 경우에 파이프 내에 내압이 작용하는 경우의 붕괴압력과 붕괴 모우드를 계산하였다.