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分布荷重に対応する平蓋板設計（圧力容器）
- 円形平蓋板の設計方法を教えてください。
- 蓋板に格子状リブを取り付けることで、板厚を抑えることができます。
- 真空試験のために一定の締め付け荷重が必要です。
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ずっと頭の端っこに気になっていた質問。でも、何処に行ったか忘れてました ふと、見つけた「お気に入り」に残っていた。あった、ありましたコレコレ また探すのも大変だし、ついでにアドバイスになればと思うが遅かったかな 参考↓URLにあるように、円形平板の計算方法の基本はこれで行けそうに思う 格子状リブも手計算では誤差が多いだろうが、FEMだけ外部依頼する手もある たわみは中央で1/300以内で、≒9mmなので、たわみ角度からいってもこの辺？ 何にも無いところからでも、設計して実際に実験して確認してみることが、 ノウハウにも繋がろうかと思います。但し、関連法規など調べていないです 単なる思い付き・アドバイスとして（ボイラー協会にでも必ず確認してね） ※参考 http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=251630&event=QE0004 ※参考 JIS B8280_2003の非円形胴の圧力容器 JISB2290-1998からISOに合わせて真空フランジが、規格化されるに至っている 但し、残念ながら呼び径が1000までしか規定されていないが、参考になるかと たわみを仮に計算してみた；Wmax=qa^4/64D D=Eh^3/(12（1-ν＾2)) から Wmax=0.1*(1000*0.5)^4/64/(206000*28^3/(12*(1-0.3^2)))≒0.236mmとなる （周辺固定での中央部） これは意外に小さいが、本件だと極端に増大する a=2455/2,t=90としてみると、Wmax=0.26mm 無垢の板だとこうなってしまう 戻って、板厚を計算したが t=Sqr(3/4*0.1*(2455*0.5)^2/100)≒34mmになった 応力的には、この厚さでも良さそうなのでやはり剛性面の問題が大きいのか 私ならSS400-t35としてリブをマンホールの補強の様にリブを配置してみたい
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本件のつらいところは、シール性が要求されるフランジであることと考えます。各種規格類でよく使われる言葉を借りると、“変形がある程度許容できる場合”では無い、ことがつらい。根拠のない感覚だけの話しですが、最大たわみを0.1mm未満に抑え、かつその倍の厚みを使ってみるというところでしょうか。事前の実験を注意深く行っておかないと。本件どうされ、どうなったか知りたいところですが。
他の方も仰っているように、平板だけでは無理でしょうね。 例えば、ＪＩＳ Ｂ ８２１０ 圧力容器（基盤規格） では、「この規格は大気圧を超える圧力を保有する容器・・・・ 又は外圧を受ける容器であって・・・」 には、板の鏡板そのものが載っていません。 しかし胴の方はどうするのですか。 外圧による座屈でペシャンコになるのではないですか。 むしろ発想の転換をして、胴の補強も兼ねて、胴の端部を蜂の巣状に 補強することは出来ないのですか。 全体の構造が不明なので何とも言えませんが この蜂の巣が約５トンの力でめり込まないように強力なストッパ、 をつけておけば強度は十分です。 内部点検時には面倒でも、この蜂の巣を取り外して下さい。 そうすると、ひどく極端なことを言えば、この場合には薄っぺらな 鉄板の蓋でもシールさえ十分ならよいことになってしまいます。
回答（1）さんの言われるように平鏡板での構成は無謀かもしれませんね。 下記サイトの計算で確認下さい。またJISにも基準となる規格が多数有りま す。JISB8267 「圧力容器の設計」を参照ください。 過去ログ参照下さい。 http://www.nc-net.or.jp/mori_log/detail.php?id=209598
残念ながら答えではありません。 １）外径、PCD、ボルトサイズ、本数等細かな寸法が決まっていますが、どこかの規格フランジ寸法でしょうか。 ２）容器の径が軽く2000mmを超えるようです。しかも真空条件。それを円形平蓋板で止めるというのはピンと来ません。最初に頭に浮かぶのは、フランジが付いた鏡板です。例えば、JIS B8265-2010、附属書L、L.5.2項のような。外圧に対する規定もありそうです。 ３）法の適用など無く、空気のように液ヘッドは無く、漏れても害が無いならば、等分布荷重を受ける全周固定の円板の計算と、角形槽等で用いられる（たわみを抑えるための）井桁状補強リブの計算になるのでしょうか。真空条件下で、許容たわみをいくらに抑えるべきか･･･ １）知る範囲では、公、あるいは権威ある機関が出している井桁状補強リブの計算方法はありません。井桁（知る範囲ではアングル材がよく使われる）で囲まれ、かつ井桁で四辺固定された（と仮定）四角の板が外力を受けた際の応力、たわみを求めるという考え方です。最大たわみ係数、最大応力係数という言葉で調べてみてください。チモシェンコの材力の本にも載っています。許容応力、許容たわみをどう考えるか。固定では無く四辺支持とするか･･･知る範囲では、水のばかタンク類にしか使われていないような。 ２）テストのためだけに使うようです。しかし、塔、消防法という言葉が出てきています。径は2m以上。私の経験では、真空にするのは大変、あるいは外圧は怖いため、内圧テストに変えることの方が多い。0.1MPa、あるいは1.5倍の0.15MPaの内圧です。あるいは、今回改造した（？）溶接部のみRTをやる･･･新規手配のふたを取り付ける下部は何も触っていない？･･･状況がよく分かりませんが、手作り設計、試行錯誤設計ということを客もよく理解する必要はありそうです。様子見、様子見の減圧。
お礼
ありがとうございました。 考え方の参考になりました。 たしかに許容撓みをどれだけにするのか？といったところが難しそうです。 １）は規格フランジではありませんが、既設品の上部のみの 入れ替え（塔）の為、条件を変えることができません。 （変えられるとしたら、締め付け圧力が足りない時にボルト材質を 変更できるくらいです） 今回は、真空試験のみをクリアできればよい（１度のみの使用）のため その為に強度計算で計算したフランジ／鏡板で進めるというのはコスト面で ＯＫがでず、このような検討をしている次第です。 適用法規は消防法になります。製品としての受験はなく、建てつけ後に 客先様での受験のみとなります。 井桁状補強リブの計算もＨＰを探しているのですがみつかってません。 どこか参考になるＨＰ紹介いただけないでしょうか？
お礼
ＨＰ大変参考になりました。 ありがとうございました。 リブ補強の参考ＨＰあれば教えていただきたいのですが。 宜しくお願い致します。