본 논문에서는 3 차원 유한요소 한계해석을 기반으로 하여 인장하중, 굽힘 모멘트 및 내압이 작용하는 원주방향 경사관통균열을 갖는 배관의 소성한계 하중값을 제안하였다. 본 연구에서 수행된 유한요소 모델 및 해석 방법은 이상화된 관통균열을 갖는 배관의 소성한계 하중값을 구하기 위한 기존의 이론식과의 비교를 통해 타당성을 입증하였다. 또한, 경사균열이 소성한계 하중값에 미치는 영향을 정량화하기 위하여 대규모의 3 차원 유한요소 해석을 통해 이상화된 관통균열 배관의 소성한계 하중값으로부터 경사관통균열 배관의 소성한계 하중값을 구할 수 있는 새로운 경사균열 보정계수를 제안하고자 한다. 본 논문의 결과인 경사균열 보정계수들은 각 하중조건 및 실제 조건의 형상들에 대해 표 형식으로 나타내었다.
On the basis of detailed 3D finite-element (FE) limit analyses, the plastic limit load solutions for pipes with slanted circumferential through-wall cracks (TWCs) subjected to axial tension, global bending, and internal pressure are reported. The FE model and analysis procedure employed in the present numerical study were validated by comparing the present FE results with existing solutions for plastic limit loads of pipes with idealized TWCs. For the quantification of the effect of slanted crack on plastic limit load, slant correction factors for calculating the plastic limit loads of pipes with slanted TWCs from pipes with idealized TWCs are newly proposed from extensive 3D FE calculations. These slant-correction factors are presented in tabulated form for practical ranges of geometry and for each set of loading conditions.
