$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

단면감소를 고려한 파이프의 좌굴에 관한 연구
Buckling Analysis of Pipelines with Reduced Cross Section 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.33 no.3, 2013년, pp.865 - 873  

최동호 (한양대학교 건설환경공학과) ,  고영찬 (한양대학교 건설환경공학과) ,  권순길 (한양대학교 건설환경공학과) ,  이종선 (한양대학교 건설환경공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구에서는 부식이나 보강재가 고려된 비균일한 두께를 가지는 파이프라인에 대하여 일정한 외압을 받을 때의 탄성 좌굴하중을 이론적으로 산정하였다. 길이가 매우 긴 원통형 쉘 구조물인 파이프라인을 단순한 링 구조물로 가정하였고, 고유함수를 유도하여 좌굴 임계하중을 산정하였다. 또한, 두께 변화와 두께가 감소된 구간의 범위에 따른 변수해석을 수행하였다. 이론식에 의해 산정된 좌굴 임계하중 결과를 유한요소해석 결과와 비교하여 검증하였고, 두 결과는 잘 일치함을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes a theoretical solution of elastic critical buckling load of infinitely long pipelines with non-uniform thickness under external pressure. The non-uniform cross section of pipelines can be considered as corroded or stiffened pipelines so that this paper can be a fundamental resear...

주제어

#파이프라인   #탄성 좌굴   #좌굴 임계하중  

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 길이가 매우 긴 원통형 쉘 구조물인 파이프를 링으로 가정하여 좌굴하중 산정을 위한 이론식을 유도하였다. 파이프는 부식의 위험이 크기 때문에 이를 고려하기 위해 링 구조의 두께를 줄임으로써 부식을 고려하였다.
  • 본 연구는 일부 구간에서 두께가 감소된 형태의 무한히 긴 파이프 라인의 탄성 좌굴하중 산정을 목적으로 하고 있다. 그 방법으로 파이프라인의 길이가 매우 길어 길이 방향으로 평면변형률 상태에 있다고 가정하고 원통 쉘 구조물을 2차원 원환 구조로 치환하여 식을 유도할 수 있다.
  • 또한 일정한 외압을 받는 무한히 긴 원통 쉘 구조물의 좌굴거동에 대해서도 많은 연구가 진행되었다. 이러한 좌굴 연구는 길이가 매우 긴 원통형 실린더나 파이프라인의 파괴를 예측하는 방법을 제시하였다. Timoshenko와 Gere (1961)는 일정한 외압을 받는 두께가 일정하고 길이가 매우 긴 원통형 쉘 구조물의 좌굴하중을 산정하는 이론식을 제시하였다.

가설 설정

  • Fig. 2에서 Δt는 감소된 두께의 길이이며 링 안쪽과 바깥쪽에 균일하게 나뉘어 감소된다고 가정한다.
  • a) 파이프 길이와 직경의 비, L/D는 25를 넘는다. 이럴 경우, 지지점의 영향을 무시할 수 있고 길이 방향에 대한 변위가 0인 평면변형 상태로 가정하여 3차원 파이프 구조를 2차원 링으로 간주할 수 있다.
  • b) 평균 반지름에 비해 두께 t는 매우 작다. 
  • c) 링 구조물의 변형 형상은 초기 곡률면 위에 있다. d) 링 구조물의 총 길이 변화는 무시할 수 있다.
  • c) 링 구조물의 변형 형상은 초기 곡률면 위에 있다. d) 링 구조물의 총 길이 변화는 무시할 수 있다.
  • 본 연구는 일부 구간에서 두께가 감소된 형태의 무한히 긴 파이프 라인의 탄성 좌굴하중 산정을 목적으로 하고 있다. 그 방법으로 파이프라인의 길이가 매우 길어 길이 방향으로 평면변형률 상태에 있다고 가정하고 원통 쉘 구조물을 2차원 원환 구조로 치환하여 식을 유도할 수 있다. 먼저 일부 구간에서 두께가 감소된 형태의 원환 구조의 각도 별로 대칭 (Symmetric) 좌굴모드 및 역대칭 (Anti-symmetric) 좌굴모드 형태에 대한 변위 함수를 유도하고 경계 조건을 이용하여 미분방정식의 해를 구한다.
  • Timoshenko와 Gere (1961)는 일정한 외압을 받는 두께가 일정하고 길이가 매우 긴 원통형 쉘 구조물의 좌굴하중을 산정하는 이론식을 제시하였다. 길이가 무한하기 때문에 실린더가 평면변형 상태와 같으므로 원환 구조로 가정하여 좌굴하중을 산정하였다. 이러한 가정은 파이프 길이와 직경의 비 L/D가 25이상 일 때 가능하며 L/D가 25미만일 때는 지지점 경계 조건에 의해 강도 보강 효과가 생기고 좌굴거동에 영향을 미치게 된다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (13)

  1. Caruso, S., Dicorrado, S. and Borovik, V. (2003). "Blue stream ready for gas transportation." Proc. of the 22nd World Gas Conference, Tokyo, pp. 1-16. 

  2. Hoo Fatt, M. S. (1999). "Elastic-plastic collapse of non-uniform cylindrical shells subjected to uniform external pressure." Thinwalled Structures, Vol. 35, pp. 117-137. 

    상세보기

  3. Jensen, H. H.(1988). "Collapse of hydrostatically loaded cylindrical shells." International Journal of Solids Structures, Vol. 24, No. 1, pp. 51-64. 

    상세보기 crossref

  4. Ko, Y.-C. (2013). Buckling behavior of subsea pipelines of reduced cross section, Master's thesis, Graduate school of Hanyang University (in Korean). 

  5. Kyriakides, S. (1986). "Propagation buckles in long confined cylindrical shells." International Journal of Solids Structures, Vol. 22, No. 12. pp. 1579-1597. 

    상세보기 crossref

  6. Kyriakides, S. and Corona, E. (2007). Mechanics of offshore pipelines, Elsevier, Oxford, U.K. 

  7. Lopatin, A. V. and Morozov, E. V. (2012). "Buckling of a composite cantilever circular cylindrical shell subjected to uniform external lateral pressure." Composite Structures, Vol. 94, pp. 553-562. 

    상세보기 crossref

  8. Tian, J., Wang, C. M., and Swaddiwudhipong, S. (1999). "Elastic buckling analysis of ring-stiffened cylindrical shells under general pressure loading via the Ritz method." Thin-walled Structures, Vol. 35, pp. 1-24. 

    상세보기 crossref

  9. Timoshenko, S. P. and Gere, J. M. (1961). Theory of elastic stability, McGraw Hill, Singapore. 

  10. Timoshenko, S. P. and Woinowsky-Krieger, S. (1959). Theory of plates and shells, McGraw Hill. 

  11. Xue, J. (2012). "Local buckling in infinitely, long cylindrical shells subjected uniform external pressure." Thin-walled Structures, Vol. 53, pp. 211-216. 

    상세보기 crossref

  12. Xue, J. and Hoo Fatt, M. S. (2002). "Buckling of a non-uniform, long cylindrical shell subjected to external hydrostatic pressure." Engineering Structures, Vol. 24, pp. 1027-1034. 

    상세보기 crossref

  13. Xue, J. and Hoo Fatt, M. S. (2005). "Symmetric and anti-symmetric buckle propagation modes in subsea corroded pipelines." Marine Structures, Vol. 18, pp. 43-61. 

    상세보기 crossref

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로