外圧を受ける容器の設計

このQ&Aのポイント
  • 水中で使用するための外圧を受ける小さい容器を設計する方法について知りたいです。
  • 外圧を受ける薄肉円筒、薄肉球殻、円板などの計算式を使って容器を設計することができるのでしょうか?
  • 耐圧容器設計に関する情報は内圧を受けるものが主で、外圧を受ける容器についての情報が少ないです。何か参考書や情報源があれば教えてください。
回答を見る
  • 締切済み

外圧を受ける容器の設計

機械素人です。 水中で使用するための外圧を受ける小さい容器を設計しようと考えています。 容器の形は、円筒もしくは半球状です。 ですので、外圧を受ける薄肉円筒、薄肉球殻、あと円板などの計算式 でいけるのではと思っています。が、 本屋で書籍等を探してみましたが、ほとんどの耐圧容器設計は、ボイラなど内圧を受けるものがほとんどで、外圧を受ける容器についてがあまり見かけられませんでした。 これ!という何かよい参考書などございましたら、教えてください。

noname#230358
noname#230358

みんなの回答

noname#230359
noname#230359
回答No.2

はじめまして。設計屋で一応飯を食っています。 先日、ある鉄工所に聞かれた内容とそっくりで驚いた。 私は、以前に大型・角型のフル・バキュームの設計をしたことがあります。 当時は、自分が考えていたよりも多くの補強材が必要だったのを記憶している そう、確か交差梁の強度計算と考え方は同じだったなぁ。 コスト的には本体板厚を薄くし、補強材で強度を持たせるという考え方が良い また補強材同士の接合は、すみ肉溶接と開先での溶接接合とは随分と計算上 の条件が違いますので、憶えてられたほうが良いと思います。 あと完成後の検査は、エアーテストでしょうが、1.5kgf/cm2Gでした。 もちろん、溶接面はエアーでの漏れテストもしましたよ。 あとは、JIS通りに設計すれば、問題ないはずです。こんなところかなぁ PS.安く設計して差し上げますよw

noname#230358
質問者

補足

有難うございます。 真空容器の設計はそういえば外圧なんですよね。 まあ、小さいですし、鋼材は使いませんし、外圧は1MPa程度ですし、 安全率を多めにとってがんばります。

noname#230359
noname#230359
回答No.1

JIS B8265に記載があります。 下のアドレスからJISが閲覧できます。 B8265で検索をして、ファイル01の117ページ目からが外圧の計算です。

参考URL:
http://www.jisc.go.jp/app/pager?%23jps.JPSH0020D:JPSO0010:/JPS/JPSO0020.jsp=x0009
noname#230358
質問者

お礼

ありがとうございました。 素人なので、行ったり来たりしましたが、なんとか把握しました。 それにしてもJISの閲覧は便利ですね。

関連するQ&A

  • 内圧がかかる立方体容器設計

    お世話になっております。 内圧のかかる気密容器の板厚を求める設計計算を行おうとしています。 書籍等には薄肉円筒等のパイプ状の計算式はありますが、 以下条件、立方体の場合に当てはまるような計算式等をご存じないでしょうか。  容器の外寸:H450×W300×D600(?)     材質:A5052P     内圧:0.6(MPa)程度から最高2.0(MPa)詳細未定 誠に申し訳ありませんが、ご教示いただけないでしょうか。     よろしくお願いいたします。

  • 真空容器 肉厚の設計

    真空容器の肉厚設計 始めて真空容器を設計するのですが、 内径200mm,高さ120mm,容積3.77リットルの SUS304製の真空容器(円筒形状で上下の蓋は円板を溶接)を製作したいと思っております。 使用温度は常温 リークディテクタ(ターボ+ロータリー)の排気能力で 高真空まで排気します。 タンクの肉厚tをJIS B8265より求めると、 私の計算では L;高さ Do;円筒外径 t;円筒肉厚(t=5と仮定) Pa;設計段階において厚さをtと仮定した場合の最高許容圧力 L/Do=120/200=0.6  Do/t=200/5=40 よってA≒0.01 (附属書1付図1)より B≒95(附属書1付図2(6))より Pa=4Bt/3Do=4*95*5/3*200=3.166Mpa     3.166Mpa≧0.1033Mpa(大気圧)   よってt=5mmの場合、大気圧の30倍近い外圧まで耐えることが出来る。 以上の計算で誤りはないのでしょうか?皆様よろしくお願い致します。 本当に大気圧に耐える事が出来るのか心配です。すぐ近くで人が作業するので、事故があってからでは遅いので・・・・ また上下の蓋については社内でアルゴン溶接により製作する予定ですが、私の知識が乏しく蓋の肉厚、溶接効率、開先の形状など不明点が多く困惑しております。 どのように設計すればよろしいのでしょうか?こちらもよろしくお願い致します。

  • 薄肉円筒形の圧力容器のことで。

    薄肉円筒形の圧力容器の強度設計の方法をだれか説明していただけませんか?よろしくお願いいたします。

  • このあいだの質問において、内圧を受けるときの厚肉円筒の破壊の条件は分か

    このあいだの質問において、内圧を受けるときの厚肉円筒の破壊の条件は分かりましたが、仮に外圧だけ受ける場合はどうなるのかを教えてください。 よければ、次の例からで内圧との違いを詳しくお願いします。 (例)外径25cm、肉厚5cmの外圧のみを受ける厚肉円筒容器の許容応力が60Mpaのとき許容される外圧Pを (1)最大主応力説で求めなさい (2)最大せん断応力説で求めなさい (3)せん断ひずみエネルギー説で求めなさい

  • 破壊圧力が同じになる理由を教えてください。

    薄肉円筒殻の内圧実験において、 アルミ缶の350mlと1000mlの破壊時の圧力が同じになる理由について教えてください。 最大主応力説、応力、強さ、ヤング率、

  • 内圧の作用する金属容器の耐圧強度について

    金属容器の設計検討で悩んでいます。 設計条件は以下 板厚:0.5mm 半径:70mm 長さ:80mm 材質:SPCE⇒引張強度:280MPa、降伏応力:250MPa この深絞り容器がどこまの内圧に耐えられるかという検討です。 円周方向の応力、軸方向の応力の複合応力を考えなければいけないため 解析ソフトを用いて主応力を求め、 材料が割れる(応力が引張強度をオーバー)内圧を検討。 また、試作品にて耐圧限界を見て、解析結果と比較。 という流れで検討をしています。 しかし、解析では深絞りのエッジ部に応力集中し、0.2~0.3MPaで引張強度オーバーしたのに対し、実験では3MPaまでかけても容器の割れがなく、シール部から洩れという結果になりました。(現状、材料の割れる圧は見れていません) これは解析の条件がまずいのでしょうか? しかし、簡易的な薄肉円筒の周方向応力を考えても、3MPaの内圧に対し σθ=P×r/t=3×70/0.5=420MPa で完全に引張強度を超えているはずなのですが。深絞りをすることでの加工硬化によって金属がカチカチになってまだ弾性域を保っているのでしょうか? どなたか、経験のある方で分かりましたらご享受願います。 ご回答ありがとうございます。 今日、色々解析条件を変えていたら、大分応力が現実的な数字になりました。 >>中立軸によって、内側が引張応力、外側が圧縮応力が掛かり、外側の部分がより多く応力を受けれる構造になるに近い形状 Rを大きく取るということですよね? Rをつけると応力低減するという当たり前の概念ですが、何故そうなるかという考えが抜けたまま解析をしていたような気がします。ありがとうございました。

  • 肉薄容器

    技術士1次試験(基礎科目)の勉強してます。 H18年の1-3-5の問題ですが、過去問題の回答(本やサイト)を見たり、単語をサイトで調べてみても、いまいちイメージが分かりません。 ---- 半径r,板厚tの薄肉円筒容器(rがtこ比べて非常に大きい)に内圧pが作用している。この容器の両端にはふたがついて密閉されている。ふたから十分離れたところでの円周方向応力σθと円筒軸方向応力σzを与える式として正しいものを次の中から選べ。 ---- (1)肉うす容器とは単なる管と考えればいいでしょうか? (2)軸方向応力と円周方向応力のベクトルというか力の加わるイメージ図がありますでしょうか?軸方向応力は管内部から側面にかかるものということでいいのかなと感じましたが円周方向応力は解答を見るとどんどん混乱します。 (3)解答は軸方向応力はPr/2t、円周方向応力はPr/tなのですが、円周方向応力がイメージできてないので全く分からない。あるサイトには半分に割るとか書いてありますが… (2)が分かるとイメージできるのかもしれません。 教えていただけますでしょうか?

  • 薄肉円筒の耐圧計算に関して

    内径1000mm肉厚50mmの鋼板で薄肉円筒を作るときに、 どれほどの内圧がかけれるか?という問題について、 鋼板の引っ張り強さを450MPa,安全率5,リベットの継手効率を65% 腐食に対する定数を1mmという条件があるとします。 何度計算しても耐圧は5.414MPaになるのですが、 回答選択肢の中には、そのような解がありません。 5.73 , 5.85 , 8.82, 11.5 , 28.7のどれかです。 許容引っ張り応力を450/5=90MPaとして、 JIS式の公式から求めていますが、間違っていますでしょうか? すいませんが検算お願いします。

  • 圧力容器の溶接強度計算方法(円筒に円板を溶接)

    設計検討がド素人の者です。ご教授お願いします。 アルミの円筒にアルミ円板(フタ)を溶接し、圧力容器として使用しようと してますが、溶接部分にかかる応力の計算方法がわかりません。 (溶接個所は、円筒に円板を乗せて、円筒側面のつなぎ目で、開先溶接します。) 開先溶接の応力計算基本式がありますが、下記計算すれば圧力負荷による 引張応力を算出できるでしょうか? σ=P/(a・l)  σ:引張応力[MPa] P:荷重[N] a:理論のど厚(板厚)[mm]  l:有効溶接長[mm] この計算式があってれば、 荷重P=圧力4.0[MPa]*円板受圧面積(Φ90/2)^2=荷重25434[N] 理論のど厚=5[mm] 有効溶接長さl=Φ100*π=314[mm] 円筒の内/外径=Φ90/Φ100[mm]、円板の外径:Φ100[mm]  の時、引張応力は、 σ=P/(a・l)=25434/(5・314)=16.2[MPa]であってるでしょうか? ご教授のほどよろしくお願いします。

  • 原発事故の危険性は約20年前から予見できた?

    最近の新聞で、 USAの原発、元技術者が、本音をしゃべっている記事を見ました。 約20年前に、日本に原発を作った時に、設計時のミスが既に判っていたけど、日本側の技術者には 伝えず、USAの自分の設計した原発には改善、強化したと書いてます。 日本の原発は、海沿いに有るので、津波などで冷却系に不具合が出たら、メルトダウンするだろうと 予見していたみたいです。 日本の技術者も、設計図の通りに組み立てて見たけど、配管が装置の陰になり、図の書き直しの連続、 それでも配置が合わないので、配管をループさせて回避。しかしそれが冷却水漏れの原因に なったと書いてます。 肝心の圧力容器が仕様書よりかなり強度が弱く、薄いのも判っていたけど、 上司に逆らえないので、そのまま完成させてしまった。 他の原発も同様に、強度が弱いのは判っていたようです。 完成後に、地元新聞に、圧力容器の強度不足を新聞に掲載されたが、大手新聞には掲載が 見送られた件も書いてます。 国から圧力を掛けて、情報をもみ消したのでしょうか?? 容器の耐圧が、 1気圧から2気圧しかないなら、容易に蒸気圧力や水素で、耐え切れずに、 爆発すると思います。 圧力が高いから、内圧をパージ宣言を政府が容認したのも、不思議です。 東電や内閣は、何を考えて行動したのだろう。 日本も、情報の隠蔽がすごいのですね。 菅さんの本音も辞任後に聞きました。 地元新聞(茨城新聞)とかには、以前から原発の危険性が出てたそうですが、 遠方には新聞、テレビの情報しか入りません。  詳細情報をお持ちの方は教えてください。 仕事柄、色々と知っておきたいので。 情報