一般力学 · 規格設計ではありません
閉端薄肉円筒の膜応力ワークシート
不連続部から離れた直円筒壁における一様な周方向および圧力誘起軸方向の膜応力を推定します。このモデルは、正の内部対外部圧力差と、解析対象の壁を通る閉端推力経路を必要とします。
モデル出力
一様な薄肉円筒膜成分
σθ = Δp ri/t = Δp Di/(2t)
σz,p = Δp ri/(2t) = Δp Di/(4t)
σeq,mem = √(σθ² − σθσz,p + σz,p²)
ここで Δp は内部圧力から外部圧力を引いた値です。Di は内径です。ri は内半径です。t は肉厚です。圧力と応力は単位を共有します。MPa と mm が使用される場合、応力は MPa です。US ルートは正確に 1 in = 25.4 mm および 1 psi = 0.006894757293168361 MPa を使用し、表示される応力は psi に変換されます。
周方向の式は、縦に切断されたセグメントの横方向力の平衡に従います。軸方向の式は、閉端への圧力力と円筒壁内の膜力との平衡に従います。したがって、他の構造が端部推力を支えている場合、または追加の軸方向荷重を含める必要がある場合には適用されません。
幾何ゲート
引用された Purdue 力学の情報源は、教育的な薄肉解析の仮定として、半径が肉厚の少なくとも10倍であることを使用しています。したがって、このワークシートは ri/t ≥ 10 の場合にのみ計算します。等号は受け入れられます。より小さな比は却下されます。
このワークシート外
- 外圧超過内圧（負の Δp）、真空および座屈/安定性。
- 開放端、拘束端、他の部材を介した力の伝達、または追加の軸方向、曲げ、熱、自重、風、地震、ノズルまたは支持部荷重。
- ヘッド、コーン、球体、接合部、開口部、ノズル、フランジ、支持部、溶接詳細、欠陥およびその他の局所的な不連続部。
- 塑性、大变位、異方性、積層材、残留応力、疲労、クリープ、破壊、腐食/侵食余裕またはサイクル運転。
- 許容応力、継手効率、公差、成形/加工の影響、検査、試験、安全弁保護および管轄要件。
Purdue ME 323 Homework Set 10, Problem 10.3
公開された解答は r = 3000 mm、t = 20 mm および p = 2 MPa を使用しています。r/t = 150、軸方向応力 150 MPa および周方向応力 300 MPa を報告しています。D を入力しますi = 6000 mm でその半径を表します。ワークシートはこれらの膜応力成分を独立に再現し、指定された面内等価組み合わせに対して 259.807621 MPa を与えます。
| 入力 / 出力 | 値 | 役割 |
|---|---|---|
| Δp, Di, t | 2 MPa, 6000 mm, 20 mm | 公開された例で、直径は公開された半径の2倍として入力されます |
| ri/t | 150 | 公開された解答 |
| σz,p | 150 MPa | 公開された解答 |
| σθ | 300 MPa | 公開された解答 |
| σeq,mem | 259.807621 MPa | 独立した面内応力組み合わせで、報告された Purdue の解答ではありません |
オープンな力学ソース
Purdue University ME 323 Lecture 30: Thin-walled pressure vessels は r ≥ 10t、厚さ方向ひずみ変化の無視、面内応力、線形弾性及び小変位の仮定を述べ、円筒形圧力容器の軸方向および周方向の式を導出しています。 Purdue ME 323 Homework Set 10 (Fall 2025), Problem 10.3 は上記で使用された公開された数値例を提供しています。
NIST SP 811 Appendix B.8 は正確な psi ルートを導出するために使用される国際インチおよびポンド力の SI 係数を示しており、圧力係数は独立して次のものとクロスチェックされています Appendix B.9.
圧力容器規格は実装されていません
ASME BPVC Section VIII, Division 1 (2025) はその範囲内の設計、製造、検査、試験および認証をカバーしていますが、完全な規則はこの3入力平衡ワークシートによって再現されていません。
NBN EN 13445-3:2026は EN 13445-3:2026 の公式な国家採用であり、有効で NBN EN 13445-3:2021+A1:2026 を置き換えます。EN 13445 シリーズ内の非火圧力容器の設計をカバーしています。そのライセンスされた詳細な規則はここで主張または実装されていません。適用される版、改正、管轄および契約要件は実際のプロジェクトに対して確立されなければなりません。ソース/ステータスは 2026 年 7 月 13 日にアクセスしました。
