J.-Y. Jeon

Ductile Failure Simulation of Tensile Plates with Multiple Through-Wall Cracks Based on Damage Mechanics

발전소 내부의 여러 형태의 하중을 받는 구조물들의 평가에 있어서 응력 부식에 의해 생성된 균열은 중요한 관심 대상이다. 이러한 균열 중에는 한 개가 아닌 여러 개가 생성되어 서로 상호 작용을 하며 성장해 가는 경우가 있는데 이를 다중 균열이라 한다. 균열 성장으로 인한 구조물의 파괴를 예측하는 것은 안전도 평가에 있어서 필수적이다. 그러나 다중 균열은 균열 간의 상호 작용이 매우 복잡하다. 두 개 이상의 균열이 진전하는 도중 서로 합쳐진 후 파괴가 발생하기도 하고, 서로 합쳐지지 않고 계속해서 진전하여 파괴에 이르기도 한다. 각 경우에 대한 구조물의 최대 지지 하중은 다르다. 때문에 다중 균열이 있는 구조물의 평가 기준을 세우는 데에는 어려움이 있다. 실험에 의한 다중 균열 자료는 매우 제한적이다. 실제로 발생할 수 있는 구조물 내 다중 균열은 균열의 길이, 방향, 위치 및 하중의 형태 등이 매우 다양하다. 그에 반해 실험으로 평가할 수 있는 균열의 경우의 수는 한정되어 있다. 또한 실험을 통해 다중 Key Words : Multiple Crack(다중 균열), Damage Mechanics(손상 누적 기법), Ductile Failure(연성 파괴) 초록: 본 연구는 간단한 수치해석적 방법을 통해 연성재료의 파괴를 예측하는 방법을 소개하였다. 응력에 의해 계산된 파괴 변형률을 통해 손상을 계산하는 과정을 다중 관통균열이 있는 평판 인장시험편의 유한요소 해석을 통해 구현하였다. 이 기법은 ABAQUS에서 제공하는 user-defined subroutine을 이용하여 구현되었다. 제시된 기법을 적용하여 다중균열 해석을 수행하였고 이 결과를 일본 연구자에 의해 수행된 실험 결과와 비교하였다. 해석결과와 실험결과가 비교적 잘 일치함을 확인하였고 이를 통해 제시된 기법의 타당성을 검증할 수 있었다. Abstract: This paper proposes a simple numerical method, based on the stress-modified fracture strain-damage model with the stress-reduction technique, for predicting the failure behaviors of ductile plates with multiple through-wall cracks. This technique is implemented using the user-defined subroutines provided in ABAQUS. For validation, the results simulated using the proposed method are compared with published experimental data of Japanese researchers.

Applicability of net section collapse load approach to assessment of pipes with multiple circumferential cracks

In this paper, an applicability of net section collapse load approach to assessment of pipes with multiple circumferential cracks was investigated. Ductile fracture simulations of pipes with two circumferential cracks are used for verification. The finite element damage analysis that are used for these simulations are based on the element-size-dependent critical damage concept with the stress-modified fracture strain model. Virtual testing for verification is performed on 4-inch diameter schedule 80 pipes with circumferential flaws that have several geometries. The assessment results of net section collapse load approach are in good agreement with virtual test results using finite element damage analysis.