回転円筒の強度計算

質問

材質SS400、直径3000mm、長さ7000mmの円筒を軸で両端支持(ベアリング)しています。
円筒には総重量1.4tonのホースを巻きます。
ホースを巻くのに耐えうる板厚と軸径を知りたいです。

素人質問で申し訳ありません。
よろしくお願いします。

回答No.1

ohkawa3

長さ7000mmのパイプ状の部材を両端支持梁として荷重を負担するモデルを仮定して、1.4tonの荷重に対する曲げモーメントに耐えるために必要な肉厚を試算してみましたが、直径が3000mmと大きいので紙ほど薄い程度の肉厚で十分な断面係数が得られる結果となりました（具体的な計算結果は、数値だけが独り歩きする危険があるので、提示を控えます。）。
この結果が示すのは、直径3000mmの円筒を形成する部材が紙ほど薄くてもよいということではなく、パイプ状の部材を両端支持梁として荷重を負担するモデルが不適切ということと思います。
机上の計算で求めた薄肉構造では、実際に応力がかかる箇所で座屈が発生するので使いものになりません。
現実には、直径3000mmの外皮の下に、応力を負担する骨組みを設けて、その骨組みで1.4tonの荷重を負担するような構造とすることが現実的なように思います。円周方向／長さ方向をどの程度に分割して骨組みを設計するかは、多様な答えがありそうです。
（1.4tonのせん断力に耐える軸径も試算しましたが、同じく提示を控えます。）
直径3000mm、長さ7000mmということは、大型トラックの荷台より大きな寸法です。事故が起これば損害も莫大になるので、Q&Aサイトではなく、実績がある設計業者又は製造業者に委託するなどが適切と思います。