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タンクの側面にかかるたわみ計算と補強材の選定方法
- タンクの側面にかかるたわみの計算式はδ=-α*(P*a^4)/(E*t^3)で算出しています。
- 長短辺比が2以上の場合のたわみ係数の算出方法について教えてください。
- タンクの側面に許容値以上のたわみが生じないようにするためには、補強材の選定と強度計算が必要です。
- 機械設計
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式に関しては、貴殿の式が一般的です。 これは、平板を梁に置き換えて考えた式ですので、詳細に求める場合には、 回答(1)の方が仰るように、解析を行う必要があると考えます。 > 長短辺比が2以上のたわみ係数の算出方法を教えて下さい。 周辺固定の場合、長短辺比が2以上ではほとんどたわみ係数は変わりません。 したがい、安全側の長短辺比∞で見るのが一般的です。 > 補強材を選定したいのですが、どのように強度計算をしたらよいの > でしょうか。 補強材を入れる場合、補強材の部分で区切られると考え、周辺固定の板と して計算します。 例えば、3500(L)にピッチ700で補強材を入れた場合、500(W)×700(L)の 板で考えます。 補強材に関しては、500(W)×700(L)分の圧力が補強材に作用すると考え、 梁の強度計算を行います。 矩形容器の強度計算は、球形、円筒形に比べて文献も少ないのですが、 HEI(Heat Exchanger Institute)の発行している強度計算法の中に、 この辺りの計算法があったと記憶しています（あいにく、手元にないので、 紹介できず申し訳ないです）。 > 補強材に掛かる圧力は補強材がある部分の水圧とは違うのでしょうか？ 内容物が水ならば500(W)×700(L)分の水圧です。 内容物が異なれば、比重の違いによりかかる圧力が変わりますよね。 また、加圧タンクならば、(加えられる圧力)+(内容物の自重)分の圧力が かかります。 その辺りは記述だけでは判断つきかねましたため、圧力という表現に いたしました。
お礼
詳しく解説いただき、有り難う御座います。 私の理解力不足で申し訳ないのですが、 ”補強材に関しては、500(W)×700(L)分の圧力が補強材に作用すると考え、 梁の強度計算を行います。” この部分について、補強材に掛かる圧力は補強材がある部分の水圧とは違うのでしょうか？
材料力学の片持ちはりの計算式(下記ＵＲＬ参照)から a(高さ)×b(幅)×t(厚さ)の壁に対し，断面二次モーメントI＝bt^3/12を 代入し，たわみδに関し δ=-α*(P*a^4)/(E*t^3) α＝3/2b の式が誘導できます。bにWまたはL(W＜L)寸法を代入するとW側のδが大きく なります。設計上の応力の検討ならこの式でも安全側になるので問題ないと 思いますが，厳密には筐体としての解析が必要です。
お礼
有り難う御座います。 αの計算はそのようにできたのですか！！ 厳密な解析は必要とされていない、というか僕には知識がなくできないですが、とても参考になります。
お礼
ご回答いただきありがとうございます。 重ね梁なら大学の時に勉強した覚えがあるので、教科書をあさってみたいと思います。 JISの技術便覧はやはり圧力容器系の所に撓み係数が載っているのでしょうか？