熱成層高サイクル熱疲労条件の推定を例としたクロスフィジックス逆問題解析手法の構築

以热分层高周热疲劳工况估计为例构建跨物理反问题分析方法

• 批准号: 21656033
• 负责人: 久保 司郎
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21656033/
• 关键词: 温度推定; 熱疲労; 逆問題; 安全

本研究の目的は、熱成層等による配管内の高サイクル熱疲労条件を、配管の外側で観測した温度分布あるいはひずみ分布から推定する逆問題解析手法を構築することにある。本年度の研究成果は以下の通りである。1.配管内部のスラグ流に伴う配管内面の周期的温度変動を外面温度観測から推定する問題に対する逆解析手法を構築し、観測誤差の影響を明らかにした。まず、内面温度変動に対する外面温度変動の温度減衰率と時間遅れを、温度変化の周波数とスラグ流の流速の関数により表した。この結果を用いて、周波数分解された外面温度履歴に、減衰率の逆数を乗じ、時間遅れを逆に早めることにより、配管内面の温度分布を求めた。また、外面の複数点における温度観測結果をもとに、スラグ流の流速を推定した。温度変化に複数の周波数成分が含まれる場合においても、良好な推定ができることが明らかとなった。外面で計測する温度履歴に含まれる観測誤差が推定結果に及ぼす影響を調べた。数理解析結果と有限要素解析結果に表れる温度減衰率の相違を考慮することにより、外面温度履歴より内面温度履歴およびスラグ流の速度を精度よく推定することができた。2.配管の減肉の状況を把握するため、外面温度変動履歴から配管減肉量を推定した。外面の計測精度が推定結果に及ぼす影響を明らかにした。3.配管にき裂が存在する場合、起動時および停止時には、高温流体あるいは低温流体の流入により、過渡的に高い応力拡大係数がき裂先端に発生する。内面温度履歴をべき関数で与えた時の応力拡大係数の解析結果を重ね合わせることにより、この応力拡大係数の過渡値を最小にするような、起動時あるいは停止時の流体温度履歴の与え方を求めた。提案した逆解析手法により、応力拡大係数の過渡的最大値が低減できることがわかった。

は の purpose this study, such as thermal stratification に よ る with tube high の サ イ ク ル thermal fatigue を 労 conditions, piping の lateral で 観 measuring し た temperature distribution あ る い は ひ ず み distribution か ら presumption す る inverse problem parsing technique を build す る こ と に あ る. The research achievements of this year are as follows: である. 1. Piping internal の ス ラ に with う グ flow with the temperature of the tube surface の cycle - move を 観 outside temperature measuring か ら presumption す る problem に す seaborne る inverse analytic technique を build し, の 観 measurement error influence を Ming ら か に し た. ま ず, inside temperature variations に す seaborne る outside temperature - move の temperature damping rate と time 遅 れ を, temperature variations の cycle for と ス ラ の グ flow velocity の masato number に よ り table し た. こ の results を い て, cycle for decomposition さ れ た shoe bearing に, outside temperature damping rate の inverse number を 乗 じ, time 遅 れ を inverse に early め る こ と に よ の り, tube surface temperature distribution を o め た. Youdaoplaceholder0, the temperature 観 measurement results of the <s:1> multiple points における outside を 観 とに とに, and the スラグ flow velocity <s:1> を estimate the た た. Temperature variations change に plural の cycle for composition contains が ま れ る occasions に お い て も presumption, good な が で き る こ と が Ming ら か と な っ た. Outside で す meter test shoe bearing に contain ま る temperature れ る 観 に presumption が results of measurement error and ぼ す influence を adjustable べ た. Mathematical analytical results と finite element analytical results に れ る temperature damping rate の conceives を consider す る こ と に よ り and fulfillment of the outside temperature bearing よ り temperature inside the shoe bearing お よ び ス ラ グ の velocity precision を よ く presumption す る こ と が で き た. 2. The weight reduction through piping is を to grasp するため, and the temperature changes outside are followed by ら. The weight reduction through piping is を to estimate た. The measurement accuracy of the external gauge が, the estimated result に and the influence of ぼす を, ら に, に and た. 3. Piping に き す が observed る occasions, when starting お よ び stops に は, high temperature fluid あ る い は cryogenic fluid の inflows に よ り, high transition に い 応 force company, big coefficient が き crack apex に 発 raw す る. Number of temperature inside the shoe bearing を べ き masato で with え た when の 応 force company, big coefficient の analytical result を heavy ね わ せ る こ と に よ り, こ の 応 force company, big coefficient の transition numerical を minimum に す る よ う な, starting when あ る い は stops の fulfillment of fluid temperature bearing の を beg with え め た. Proposal し た inverse analytic technique に よ り, 応 company, potent coefficient の transition on the biggest numerical が low cut で き る こ と が わ か っ た.

项目成果

パイプ外面の温度変動観測からの内部状況の推定

通过观察管道外表面的温度波动来估计内部状况

• 发表时间: 2011
• 作者: 荒川太郎;比田井洋史;戸倉和;S.Kubo;松本佳幸;前川充匡;恩地紗弥子;Takuya Ishizaka;恩地紗弥子;久保司郎
• 通讯作者: 久保司郎

起動停止時におけるパイプ内き裂の過渡的応力拡大係数を低減するための流体温度履歴の与え方に関する逆解析手法

给出流体温度历史的反分析方法，以降低管道开停过程中裂纹的瞬态应力强度因子

• 发表时间: 2010
• 期刊: 日本機械学会第23回計算力学講演会講演論文集
• 作者: 荒川太郎;比田井洋史;戸倉和;S.Kubo;松本佳幸;前川充匡
• 通讯作者: 前川充匡

スラグ流に伴う内面温度履歴の外面からの推定に関する逆解析手法

用于从外表面估算由于渣流导致的内部温度历史的逆分析方法

• 发表时间: 2009
• 期刊: 日本機械学会第22回計算力学講演会講演論文集 No.09-21
• 作者: 荒川太郎;比田井洋史;戸倉和;S.Kubo;松本佳幸;前川充匡;恩地紗弥子;Takuya Ishizaka;恩地紗弥子
• 通讯作者: 恩地紗弥子

スラグ流に伴う内面温度変動条件の外面温度履歴からの推定と観測誤差の影響

根据外部温度历史和观测误差的影响估计与炉渣流相关的内部温度波动条件

• 发表时间: 2010
• 期刊: 日本機械学会第23回計算力学講演会講演論文集
• 作者: 荒川太郎;比田井洋史;戸倉和;S.Kubo;松本佳幸
• 通讯作者: 松本佳幸

スラグ流に伴う内面温度と応力分布の外面温度履歴からの推定に関する逆解析手法

根据外表面温度历史估算内表面温度和渣流引起的应力分布的反分析方法

• 发表时间: 2010
• 期刊: 日本機械学会関西支部第85期定時総会講演会講演論文 (印刷中)
• 作者: 荒川太郎;比田井洋史;戸倉和;S.Kubo;松本佳幸;前川充匡;恩地紗弥子
• 通讯作者: 恩地紗弥子