流体力学について質問です

質問

すみません。
はじめて流体力学を勉強しましたが
ちんぷんかんぷんです。
どなたか教えてください。

(1)外径30mm、肉厚7mmの特殊高圧配管鋼管で、許容引張応力を
　80MPaとするとき、許しうる内圧はいくらになるか求めなさい。
　腐れ代は0とする。

(2)内圧1.2MPaを受ける内径2mmの薄肉円筒の肉厚を求めなさい。
　但し許容応力を80MPaとする

これは、どのようにしてとけばいいでしょうか。
(1)は、断面積64mm^2に80MPaの力がかかると考えていいのでしょうか。
(2)は(1)の内容が理解できれば解けるのでしょうか。

自分なりに調べたのですが、わかりませんでした。
流体力学を勉強しだして間もないですが、どうしても
理解していきたいのです。
よろしくお願いします。

回答No.2

noname#32407 · ベストアンサー

こんにちは。

　１の答えは、７０ＭＰａ
　２の答えは、０．１５ｍｍ

　円周方向引張応力の問題ですね。

　１の問題。

　ＳＩ単位を使わない方が分かりやすいので、
８０ＭＰａは、（約）８００Ｋｇ/ｃｍ２として計算しましょう。

　この８００Ｋｇ/ｃｍ２は、
円周方向引張応力度のことです。（単位に注意してください。）

　この鋼管の長さ、
１ｃｍ当たりに働く円周方向引張応力（Ｋｇ/ｃｍ）は、
鋼管の半径（ｃｍ）×圧力（Ｋｇ/ｃｍ２）で求めることができます。
（単位に注意してください。）

　ここで、外径３０ｍｍで肉厚７ｍｍの鋼管の内径は、
１６ｍｍなので、半径は、８ｍｍ＝０．８ｃｍになりますね。

　この鋼管の許容引張応力（Ｋｇ/ｃｍ）は、
８００Ｋｇ/ｃｍ２×０．７ｃｍ＝５６０Ｋｇ/ｃｍ。
（※この計算を理解してください、問題２で使います。）

　５６０Ｋｇ/ｃｍ＝０．８ｃｍ×圧力Ｋｇ/ｃｍ２になるので、
圧力Ｋｇ/ｃｍ２＝５６０Ｋｇ/ｃｍ　÷　０．８ｃｍになりますよね。
＝７００Ｋｇ/ｃｍ２→７０ＭＰａ。

　２の問題。

　これも円周方向引張応力の問題です。
　（１．２ＭＰａ＝約１２Ｋｇ/ｃｍ２）

　１２Ｋｇ/ｃｍ２の圧力を受ける
半径０．１ｃｍ（１ｍｍ）のパイプの円周方向引張応力は、

　１２Ｋｇ/ｃｍ２　×　０．１ｃｍ　＝１．２Ｋｇ/ｃｍ

　材質の許容引張応力度は、８００Ｋｇ/ｃｍ２。

　※ここで、問題１で出てきた、
８００Ｋｇ/ｃｍ２×０．７ｃｍ＝５６０Ｋｇ/ｃｍ。
を思い出してください。・・・・・・・・・・・すると、

１．２Ｋｇ/ｃｍ
＝（８００Ｋｇ/ｃｍ２　×　肉厚ｃｍ）×０．１ｃｍになります。

　８００Ｋｇ/ｃｍ２　×　肉厚ｃｍ　＝１２Ｋｇ/ｃｍだから、
肉厚＝０．０１５ｃｍ　＝　０．１５ｍｍ。

　参考に、
　http://jsce.jp/comments.pl?sid=1256&cid=1870

お礼

sarito27さん

ありがとうございます！
とても丁寧な回答をいただき、ありがとうございました
どのように考えていけばいいのかが分かりました
初心者の私にも分かりやすかったです

今後も質問することがあると思いますので
よろしくお願いします。

もっと知識をつけて考えていけるようになりたいです。
頑張ります。

回答No.1

N64

これは、流体力学の問題ではないでしょう。
力学の問題、特に、圧力容器の設計の問題でしょう。
インターネットで検索するか、そういう本やJIS規格を勉強した方がよいでしょう。

お礼

N64さん

アドバイスありがとうございます。

問題集を用いて勉強を開始したばっかりなのですが
この問題が流体力学という項目のとこにあったので
そうだと思ってしまいました。
勘違いをしていたようで、すみません。
使っている問題集は先輩からもらったものなのですが
ファイル閉じになっているものなので
項目の入れ違いがあったんだと思います。

知識をつけてどの項目にあたるかも今後
わかるようになりたいと思います。