مکانیک عمومی · نه طراحی کد
پیوستهنامه تنش غشاء در استوانه بسته و نازک
تخمین تنش غشاء همگن و تنش محوری ناشی از فشار در دیوار استوانه مستقیم، دور از ناپیوستگیها. این مدل به فشار داخلی مثبت نسبت به خارجی و مسیر پیشرانه بسته در دیوار مورد تحلیل نیاز دارد.
خروجیهای مدل
مولفههای غشاء همگن استوانه نازک
σθ = Δp ri/t = Δp Di/(2t)
σz,p = Δp ri/(2t) = Δp Di/(4t)
σeq,mem = √(σθ² − σθσz,p + σz,p²)
در اینجا Δp فشار داخلی منهای فشار خارجی است؛ Di قطر داخلی است؛ ri شعاع داخلی است؛ و t ضخامت دیوار است. فشار و تنش واحد مشترکی دارند. وقتی از MPa و mm استفاده میشود، تنش MPa است. مسیر آمریکایی دقیقاً 1 in = 25.4 mm و 1 psi = 0.006894757293168361 MPa استفاده میکند؛ تنش نمایشداده شده به psi تبدیل میشود.
عبارت دایرهای از تعادل نیروی عرضی یک بخش قطعی طولی پیروی میکند. عبارت محوری از تعادل نیروی فشار روی انتهای بسته در مقابل نیروی غشاء در دیوار استوانه پیروی میکند. بنابراین این عبارت زمانی که ساختار دیگری پیشرانه انتهایی را حمل کند یا وقتی بار محوری اضافی باید شامل شود، اعمال نمیشود.
دروازه هندسی
منبع مکانیک Purdue شعاع حداقل ده برابر ضخامت دیوار را به عنوان فرض برای تحلیل نازکدیوار آموزشی استفاده میکند. بنابراین این پیوستهنامه فقط زمانی محاسبه میکند که ri/t ≥ 10. برابری قبول است؛ نسبت کوچکتر رد میشود.
خارج از این برگه
- فشار خارجی-داخلی (Δp منفی)، وakuum و پایداری/بازپردازی.
- پایانهای باز، پایانهای محدود، نیروی منتقل شده از طریق مولفه دیگری، یا هر بار محوری، خمشی، حرارتی، وزن مرده، باد، زلزله، نوزل یا بار حمایتی اضافی.
- سرها، مخروطها، کرهها، اتصالات، دهانهها، نوزلها، لپها، حمایتها، جزئیات لحام، عیوب و سایر ناپیوستگیهای محلی.
- پلاستیسیته، تغییر شکل بزرگ، ناهمسانگردی، لایهبندی، تنش باقیمانده، خستگی، جریان، شکست، مجازات تآکید/خوردگی یا خدمات دورهای.
- تنش مجاز، کارایی اتصال، تحملها، اثرات شکلدهی/ساخت، بررسی، آزمون، حفاظت از آزادسازی و مقررات قانونی.
Purdue ME 323 Homework Set 10, Problem 10.3
حل منتشر شده از r = 3000 mm، t = 20 mm و p = 2 MPa استفاده میکند. آن r/t = 150، تنش محوری 150 MPa و تنش حلقهای 300 MPa را گزارش میدهد. Di = 6000 mm را برای نمایاندن آن شعاع وارد کنید. این برگه به طور مستقل آن مولفههای غشایی را تکثیر میکند و 259.807621 MPa برای ترکیب معادل در صفحه اعلام میکند.
| ورودی / خروجی | مقدار | Role |
|---|---|---|
| Δp, Di, t | 2 MPa, 6000 mm, 20 mm | مثال منتشر شده، با قطر وارد شده به عنوان دو برابر شعاع منتشر شده |
| ri/t | 150 | حل منتشر شده |
| σz,p | 150 MPa | حل منتشر شده |
| σθ | 300 MPa | حل منتشر شده |
| σeq,mem | 259.807621 MPa | ترکیب تنش صفحه مستقل، نه پاسخی از Purdue |
منبع مکانیک باز
Purdue University ME 323 Lecture 30: Thin-walled pressure vessels فرضیات r ≥ 10t، تغییر شکل ناچیز از ضخامت، تنش صفحه، خطی-الاستیک و تغییر شکل کوچک را بیان میکند و فرمهای محوری و حلقهای برای ظرف فشار استوانهای را مشتق میکند. Purdue ME 323 Homework Set 10 (Fall 2025), Problem 10.3 مثال عددی منتشر شده بالا را ارائه میدهد.
NIST SP 811 Appendix B.8 فاکتورهای SI بینالمللی اینچ و نیروی پوند را که برای مشتقگیری مسیر دقیق psi استفاده میشود، ارائه میدهد؛ فاکتور فشار به طور مستقل با Appendix B.9.
کدهای ظرف فشار پیادهسازی نشدهاند
ASME BPVC Section VIII, Division 1 (2025) طراحی، ساخت، بررسی، آزمون و گواهینامهدهی در محدوده خود را پوشش میدهد؛ قوانین کامل در این برگه تعادل سهورودی تکثیر نمیشوند.
NBN EN 13445-3:2026، اتخاذ رسمی ملی EN 13445-3:2026، فعال است و NBN EN 13445-3:2021+A1:2026 را جایگزین میکند. طراحی ظرفهای فشار غیرسوز در سری EN 13445 را پوشش میدهد. قوانین جزئی مجوزدهیشده در اینجا ادعای یا پیادهسازی نمیشوند. نسخهها، تغییرات، محدوده قانونی و الزامات قراردادی برای پروژه واقعی باید تعیین شوند. منابع/وضعیت در 13 ژوئیه 2026 دسترسی یافتهاند.
