열팽창에 대한 설계 기준 (3) 변형 제어(Deformation-controlled) 조건과 셰이크다운(Shakedown) 원리를 적용한 허용응력 범위 및 피로 수명 해석

배관기술 열팽창에 대한 설계 기준 엔지피디아 열팽창(변위) 응력에 대한 허용응력 범위는 재료의 항복강도보다 클 수 있다. 이는 열팽창이 하중 제어 조건이 아니라 변형 제어 조건이기 때문이다.

변형 제어 조건에서는 초기 사이클에서 일부 항복이 발생하더라도, 반복 운전 과정에서 배관 시스템이 스스로 변형을 재분배하고 탄성 범위 내 반복 거동으로 안정화(shakedown)될 수 있다는 점을 설계 전제로 둔다. 하중 제어 조건(Load-controlled) 하중 제어(load-controlled) 조건은 자중·내압처럼 외력이 정해져 있어 평형조건으로 응력이 결정되며, 하중이 증가하면 응력도 함께 증가한다.

변형 제어 조건(Deformation-controlled) 변형 제어(deformation-controlled) 조건은 열팽창·단부 변위처럼 변위(변형률)가 먼저 주어져 그 변위를 억제하는 정도에 따라 응력이 생기며, 초기 항복이 일부 발생하더라도 반복 사이클 후 탄성 거동으로 셰이...