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3차원 유한요소를 이용한 핵연료와 피복관 기계적 거동 해석
서상규(Sang Kyu Seo),이성욱(Sung Uk Lee),이은호(Eun Ho Lee),양동열(Dong Yol Yang),김효찬(Hyo Chan Kim),양용식(Yong Sik Yang) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集A Vol.40 No.5
원자력 발전소의 반응로에 핵연료 봉으로 이루어진 집합체가 있으며 핵 연료의 연소를 통한 열을 이용하여 발전을 한다. 핵연료 봉은 핵연료와 그를 감싸는 피복관으로 이루어졌으며 연소되는 동안 서로의 상호작용에 대한 해석은 안전성을 평가함에 있어 중요한 사실이다. 본 논문에서는 핵연료와 피복관의 연소 상태에서 기계적 상호작용에 대한 해석 방법에 대하여 제시한다. 온도 해석에 있어서 핵연료와 간극 사이에서의 열전도도가 중요하며 간극 거리와 접촉여부에 따른 접촉 압력이 또한 중요 요소이다. 이에 간극 열전도도는 비결정론적이기 때문에 이를 해결할 수 있는 방법에 대하여 제시했다. 핵 연료의 열팽창에 따른 피복관과의 접촉을 해결하기 위한 계산을 수행하였고 그에 따라 접촉 시 발생하는 응력이 항복함수를 넘어 소성 변형이 일어날 경우 또한 고려하였다. 핵연료의 열팽창에 따라 피복관과 접촉에 의한 소성 변형을 해석하므로 핵연료 봉의 안정성을 평가할 수 있다. 이를 적용하기 위해 3차원 유한요소 모듈을 FORTRAN90을 이용하여 개발하였다. 핵연료와 피복관의 접촉에 의한 탄소성 변형을 주로 다루며 두꺼운 실린더를 통한 간단한 이론 모델을 제시하여 코드에 대해 검증을 실시하였다. In a nuclear power plant, the fuel assembly, which is composed of fuel rods, burns, and the high temperature can generate power. The fuel rod consists of pellets and a cladding that covers the pellets. It is important to understand the pellet-cladding mechanical interaction with regard to nuclear safety. This paper proposes simulation of the PCMI. The gap between the pellets and the cladding, and the contact pressure are very important for conducting thermal analysis. Since the gap conductance is not known, it has to be determined by a suitable method. This paper suggests a solution. In this study, finite element (FE) contact analysis is conducted considering thermal expansion of the pellets. As the contact causes plastic deformation, this aspect is considered in the analysis. A 3D FE module is developed to analyze the PCMI using FORTRAN 90. The plastic deformation due to the contact between the pellets and the cladding is the major physical phenomenon. The simple analytical solution of a cylinder is proposed and compared with the fuel rod performance code results.
비드가 있는 직사각컵 딥드로잉 공정의 3차원 유한 요소 해석의 비교 연구
양동열(D.Y.Yang),이상욱(S.W.Lee),윤정환(J.W.Yoon),이동우(D.W.Lee) 한국자동차공학회 1997 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.1997 No.11_2
In this work, three kinds of analysis methods; i.e., elastoplastic shell/implicit method, elastoplastic shell/explicit method and rigid-plastic continuum/implicit method, are compared and discussed for analyzing a rectangular 'cup deep drawing with beads under the same computational circumstances. They are also compared with the experimental results to clarify the differences of formulation. From the comparisons, their merits and demerits have been discussed.
열 공구를 이용한 쾌속 폼 가공 공정 개발에 관한 연구
김효찬(H. C. Kim),이상호(S. H. Lee),송민섭(M. S. Song),양동열(D. Y. Yang),박승교(S. K. Park) 한국정밀공학회 2004 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2004 No.10월
Recently, life cycle and lead-time of products have been shortened with the demand of customers. Therefore, it is important to reduce time and cost at the step of manufacturing trial molds. In order to realize three dimensional shape on CAD, the machining process has been widely used because it offers practical advantages such as precision and versatility. However, traditional machining process spends a lot of time in cutting product and the remained material causes trouble such as inconvenience for clean. In this work, a new machining process using the hot tool has been proposed to overcome those limitations. In the process, the hot tool moves the predetermined path and the heat of the tool decomposes the remained material. In order to set up the process, the hot tool to satisfy requirements is designed and the material thermal properties are obtained using the DSC and TGA machine. The relationships between process parameters and thermal radius of the tool are obtained through experiment.