Reliability study of a containment shell

• Autorzy: Postek E. , Siemaszko A. , Kleiber M.

Warianty tytułu

PL

Analiza niezawodności osłony budynku reaktora

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Computational time needed for reliability analysis of realistic structural problems as a rule is very high. Improvements in efficiency are critical to allow solution of large realistic problems. The reliability analysis is usually performed using approximate First Order Reliability Method (FORM). Iterative solution procedures of FORM require extensive design sensitivity computations of high accuracy. The design of realistic structures requires computer-based numerical procedures, such as finite e,ement analysis. The design sensitivity gradients are not explicitly available in terms of design variables. The most intensive computational task of design sensitivity computation should be carried out by highly efficient and accurate methods such as discrete design sensitivity analysis. This paper describes requirements for design sensitivity information for reliability analysis. The way of coupling reliability computation with discrete AVM and DDM methods of design sensitivity analysis is pointed out. A computational program developed for layered concrete shells allows one to solve large realistic reliability problems. The reliability study of an RC nuclear containment shell is carried out. Reliability studies show which of the parameters have the highest impact on the reliability of the vessel.

PL

Analiza niezawodności dużych konstrukcji wymaga zazwyczaj bardzo długich obliczeń komputerowych. Poprawa efektywności algorytmów jest zazwyczaj warunkiem koniecznym uzyskania rozwiązań dla dużych rzeczywistych problemów. Analizę niezawodności zwykle przeprowadza się stosując przybliżoną metodę analizy niezawodności pierwszego rzędu (FORM). Procedury iteracyjne analizy niezawodności pierwszego rzędu (FORM) wymagają obliczenia gradientów wrażliwości o wysokiej dokładności. Projektowanie konstrukcji wymaga stosowania metod numerycznych takich jak metoda elementów skończonych. Gradienty wrażliwości nie są jawnie zależne od zmiennych projektowych. Obliczenia gradientów wrażliwości powinno być realizowane przy zastosowaniu efektywnych, dyskretnych metod analizy wrażliwości. W artykule przedstawiono sposób połączenia analizy niezawodności z dyskretnymi metodami obliczania gradientów wrażliwości - zmiennej sprzężonej (AVM) i różniczkowania bezpośredniego (DDM). Rozwinięty program komputerowy dla żelbetowych powłok warstwowych pozwala na rozwiązywanie dużych zadań niezawodnościowych. Przedstawiona została analiza niezawodności żelbetowego budynku bezpieczeństwa reaktora nuklearnego. Analiza niezawodności pozwala na stwierdzenie, który z parametrów projektowych ma największy wpływ na niezawodność osłony.

Słowa kluczowe

EN

nuclear engineering; reliability; design sensitivity; FEM

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 40 nr 1
• Strony: 179--203
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Postek E.

• Institute of Fundamental Technological Research, Warsaw

autor

Siemaszko A.

• Institute of Fundamental Technological Research, Warsaw

autor

Kleiber M.

• Institute of Fundamental Technological Research, Warsaw
• Faculty of Mathematics and Information Science, Warsaw University of Technology

Bibliografia

• 1. AHMAD S., IRONS B.M., ZIENKIEWICZ O.C., 1970, Analysis of thick and thin shell structures by curved finite elements, International Journal of Numerical Methods in Engineering, 2, 419-451
• 2. BARBAT A.H., CERYERA M., CIRAUQUI C, HANGANU A., OŃATE E., 1995, Evaluacion de la presion de fallo del ediiicio de contencion de una central tipo PWR-W tres lazos. Parte II: Simulacion numerica, Revista International de Met. Num. para Calculo y Diseńo en Ingenieria, 11, 3, 451-475
• 3. CHAN E.Y., 1982, Nonlinear geometrie, materiał and time dependent analysis of reinforced conerete shells with edge beams. Technical report, University of California, Berkeley
• 4 CHETTY S., TOTTENHAM H., 1964, An investigation into the bending analysis of hyperbolic paraboloid shells, Indian Conerete Jou., July
• 5. CONNOR J.J., BREBBIA C, 1967, Stiffness matrbc for shallow rectangular shell element, J. Eng. Mech. Div., ASCE, 10, 43-65
• 6. DITLEVSEN O., MADSEN H.O., 1996, Structural Reliability Methods, Wiley &; Sons
• 7. HASOFER A.M., LIND N.C., 1974, Exact and invariant second moment code format, Journal of Engineering Mechanical Division, ASCE, 100, 111-121
• 8. HAUG E.J., CHOI K.K., KOMKOV V., 1986, Design Sensitivity Analysis of Structural Systems, Academic Press, New York
• 9. HOHENBLICHER M., RACKWITZ R., XXXX, First-order concepts in system reliability, Structural Safety, 1, 177-188
• 10. KLEIBER M., ANTUNEZ H., HIEN T.D., KOWALCZYK P., 1997, Parameter Sensitivity in Nonlinear Mechanics, Wiley & Sons
• 11. MADSEN H.O., KRENK S., LIND N.C., 1986, Methods of Structural Safety, Prentice-Hall
• 12. POSTEK E., 1996, Numerical parameter sensithdty of large nonlinear structu¬ral systems, Ph.D. dissertation, (under the supervision of M. KleiberJ., IFTR, Warsaw, PL, (in polish)
• 13. POSTEK E., HANGANU A., OŃATE E., BARBAT A.H., 1994, Failure analysis of nuclear reactor containment shells, 3tfh Polish Conference on Solid Mechanics, Conference Abstracts, Zakopane, September
• 14. POSTEK E., KLEIBER M., 1996, Parameter sensithdty of RC shell structures, in: Prof. Z. Kaczkowski Jubilee Volume, Warsaw University of Technology, Warsaw, 345-358, (in polish)
• 15. RACKWITZ R., FIESSLER B., 1978, Structural reliability under combined load seąuences, Computers and Structures, 9, 489-494
• 16. SANTOS J.L.T., SIEMASZKO A., GOLLWITZER S., RACKWITZ R., 1995, Continuum sensitivity method for reliability-based structural design and optimization, Mech. Struci. and Mach., 23, 497-520
• 17. SIEMASZKO A., SANTOS J.L.T., 1993, Reliability-based structural optimization, Proc. Struct. Opt. 93 World Congress, Rio de Janeiro, I, 473-480
• 18. Abaqus, Theory and User's Manuał, version 6.12
• 19. COMREL-TI, User's Manuał, Reliability Consulting Programs GmbH, Barer Str. 48, Munich, GE., 1992
• 20. Nastran manuals, MSC Nastran