正確な圧力容器ボイラードラムの応力分布を迅速に得るために、外壁が局部的に加熱される特性に着目し、熱伝導の逆問題と連成解法に基づくボイラードラムの瞬時応力解析法を提案しました。つまり、複雑な境界条件下での圧力容器ボイラードラムの温度場を熱伝導の逆問題と連成解法を用いて解析し、それをもとに二次元有限要素法を用いてボイラードラムの瞬時理論応力を計算しました。また、ANSYSソフトウェアを使用して、ボイラードラムの三次元温度場と応力場をシミュレーションし、実験データと本論文の計算結果を比較しました。その結果、熱伝導の逆問題と連成解法に基づく温度場の解析は高い精度を有することが示されました。また、本論文の方法によるボイラードラムの理論応力はANSYSソフトウェアのシミュレーション結果と非常によく一致し、ボイラードラムの壁における機械応力と熱応力の応力集中係数はそれぞれ、アメリカのASME基準推奨値よりも24.42%、5.32%高いことが示されました。

圧力容器ボイラー;ボイラードラム;熱伝導の逆問題;連成解法;応力;温度場;ANSYSソフトウェア