薄肉円筒形の圧力容器のことで。

質問

薄肉円筒形の圧力容器の強度設計の方法をだれか説明していただけませんか？よろしくお願いいたします。

回答No.2

halichi · ベストアンサー

私もこの前大学で圧力容器の検算やりましたよ。
まあ検算ともなれば安全基準とのからみが出てきて面倒くさいので最低基準ではなしましょう。
まず、内圧:p そして薄肉なので肉厚h＜＜内径Dとしましょう。
まず、最初に壊れるのは円柱の底辺に平行な方向にこわれます、底辺に垂直な方向に亀裂が入るわけですね。どちらに壊れるかは同じようにすれば求まります。実際に計算すれば２倍の応力の差があります。
検算についてはこの方向についてやればいいでしょう。
まず、輪切りのようにして見ますさらに簡単にする為半円にします、この時の厚さは１にします、簡単に解くため。容器の壁にかかる引っ張り力をF、円筒の直径をD、応力をσとします。
まず、力についてつりあいは
Dp=2F (Dp=F' F'=pA A=D)
応力σ=F/2h
この応力が最低基準となります。安全の最低基準ではないですよ。実際これになると恐らくぶっ壊れるでしょう。設計した場合つかまります。
とまぁ～、長々とかきましたがすんごい分かりづらいですね。
材料力学の本などを見るときの参考にしてください。
そういう専門書なんて大抵分かりにくく書いてありますからねぇ～
力学を習っているなら分かってもらえるとおもいます。

回答No.1

noname#12265

実際にすぐ役立つ回答は出来ませんが・・・斯様な強度計算絡みの回答は、とてもここで打ち切れる量ではありません（材料力学の教科書でも、２～３ページ程度は割いているのではないかと思います)。もう少しご自身で調査され、不明な点を具体的に示して頂かないと回答しよぅがありません（何方も回答されないのは、恐らくその為でしょう。マジメに打ち出すとトンでもない時間が必要になります)。
　とゆぅワケで、手計算レベルの計算手順（計算概念？)だけ解説致します。

　圧力容器の強度計算は、簡易的には端部の球形部分の一部分を切り取り、その断片の応力計算を積分して端部全体を求めます。（円筒部は直線形状なので、単純に内圧で容器端部が押される事による単純引張りが働くと考えて差し支えありません。要するに圧力容器の計算は、端部の計算が終わった時点で８割方完了です。)

　また、圧力容器とゆぅとJIS B8265(圧力容器の構造－一般事項)に規定されていますが、実は厚生労働省でも同様の規格があります（意外に思われるかもしれませんが、圧力容器の仕様は労基絡みの規格となります)。この規格書では非常に丁寧に計算方法が記載されており、この規格書通りに計算されれば、圧力容器の強度計算は問題ありません。

　具体的な計算方法を調べるには、上記規格書を入手されるか（厚生労働省に問い合わせれば有料で入手可能だと思われます)、或いは材料力学か機械設計法に関する教科書には必ず記載されているはずなので、それらの書物を入手されるのが手っ取り早いでしょう。