(タンクローリー) タンクの形状に関して

質問

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BF%E3%83%B3%E3%82%AF%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%83%AA%E3%83%BC　は一応読んでおきました。
ここに、「タンクの形状は強度を確保するため円筒形が多い。」とあります。
ここでいう『強度を確保するため』とは、
1 転倒時や落下物が当たった際などのタンクの外側から内側にかかる力に対しての強度をいうのですか。
2 それとも反対にタンク内の積載物が流出しようとする力に対しての強度をいうのですか。
3 圧力封入が必要である場合は真円であることと、トンネルの断面が馬蹄形であることを考え合わせると、外側から内側にかかる力に対しても、また、積載物が流出しようとする力に対しても円筒形であることが合理的なのだとも受け取れます。

1、2、3のどれでしょうか。私は3のような気がしています。3の場合は解説があってもなくても結構です。
よろしくお願いします。

回答No.1

phobos · ベストアンサー

> タンク内の積載物が流出しようとする力
というのがちょっと理解しにくいですが、同じ量の部材を使ってタンクを作るのならば、円筒形の方が内外からの力に対して最も強度的に有利だし内容物容量も大きく取れるからではないでしょうか。

例えばタンクを前後方向に曲げようとする力に対して同じ強度を持つタンクを、正方形断面(2m×2m、板厚5mm）と円断面（直径2.6m、板厚5mm）とで比べて計算してみると、同じ分量の板材を使っていながら円断面の方が内容物容量は約１．３倍増しになります。（←計算に自信なし、検算願います。なお圧力についての計算は私には難しいので省略）

ですので、３の理由で正解だと私も思いますが、付け加えるならば、円筒形の方が
・角（カド）が少ないため応力が均等に分布するので、疲労破壊にも強い
というのもあるかも知れません。

以上ご参考までに。

お礼

拝読しました。
定量的に考える能力はなく、定性的かつ直感でしか発言できません。理解の深さは違っても私の読み方でよいらしいと受け取りました。

1 「タンク内の積載物が流出しようとする力」について
コンテナ状の容器を造って液体を入れるよりは、タンク状の容器を造って液体を容れる方が、液体が容器を破壊して流出しようとする力に対して効果的なのではないか(益々分かりにくい?)、という意味でした。
意図は汲んで下さっているように読めました。

2 質問文投稿の時点では、材質の使用量までは考えていませんでしたが、お説は理解できます。平面で考えたとき一定の長さの線分で最大の面積を囲むとすれば「円」になるのは分かります。この面からもタンクの形状が有利なのだと納得できました。これは私にない視点でした。

3 >>円筒形の方が角（カド）が少ないため応力が均等に分布するので、疲労破壊にも強い<<
感覚的にですが、これも納得できます。

有り難うございました。
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