Design Method to Avoid Elastic Buckling of a Cylindrical Tube Incorporating Ovality

본 논문은 외압을 받는 원형 관의 구조 건전성 요건 중 하나인 탄성 좌굴에 대한 연구이다. 이를 위해 관의 탄성적 성질, 지름 및 두께에 따라 결정되는 임계 좌굴 압력을 분석 도구로 이용하였다. 특히, 단면의 형상 공차로 부여하는 ovality를 고려하였으며, 진원일 때의 임계 좌굴 압력이 ovality의 크기에 따라 감소하는 정도를 평가하는 방법을 제시하였다. 예제로서, Zircaloy-4, Type 304 스테인리스 강 및 냉간 인발된 Cu 재질의 원형 관에 대해, 반경에 대한 두께의 비, 0.04-0.2 그리고 0.5-2.0%의 ovality를 갖는 경우를 분석하였다. 그 결과, 단면이 진원인 경우에 비해 약 15-70%의 임계 좌굴 압력의 감소가 발생하는 것을 발견하였다. 탄성 좌굴을 방지하기 위한 설계 방법으로서 임계 좌굴 압력과 작용 외압의 비인 안전율을 제안하고, 관의 최소 두께를 결정하는 방법을 제시하였다.