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真空容器の強度計算方法と材料選択について
2023/10/19 04:31
- 縦、横、高さそれぞれ約2,000mmの蓋つきの立方体真空容器（角型貯水槽のような形状）で真空圧（-350mbar)がかかるものの強度計算方法について教えてください。
- また、材料選択や構造設計の際に考慮すべき要素についてもご教示ください。
- この容器は大きな真空掃除機の回収容器のようなものに使用されます。
立方体の真空容器の強度計算
2013/07/26 22:06
縦、横、高さそれぞれ約 2,000ｍｍ の蓋つきの容器（角型貯水槽のような形状）で真空圧（-350 mbar)がかかるものの製作を検討しています。材料は鉄板、角パイプ、アングルなどです。材料選択、構造設計のためにどのような強度計算方法が適切か教えてください。
容器の用途は大きな真空掃除機の回収容器のようなものです。
質問者が選んだベストアンサー
1 mbは、100 Paですから、-350 mbは、-35,000 Paつまりは、-35,000 N/m2の
圧力ということです。容器は、2000mmの立方体ということですから、各面に
2 m^2×-35,000 N/m2 ＝ 140,000 N（およそ14.2トン）の分布応力が加わる
ことになります。
この後は、4辺支持の正方形の板に加わる応力計算を行い、材料強度に対して
所要の安全率が確保できるように板厚や補強材の仕様を決めていく手順になる
と思います。
参考資料は、アクリル板について記載していますが、考え方の基本は、他の
材料でも同じです。
参考になれば幸いです。
先の回答をした後で、補強材に必要な断面性能や、容器の面材に必要な板厚
などを試算してみましたが、所要の負圧に耐えるには、かなりの物量が必要
なようです。事情が許せば、球形又は円筒形の容器に変更なさる方が、構造
及び材料力学的に合理的なように思います。
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その他の回答 （2件中 1～2件目)
真空容器や圧力容器に適した形状があります。
薄板で、より大きな流体を貯蔵できる(体積効率が良い)形状です。
球形状が最適ですが製作も最難、次が円柱又は円柱＋両端に半球の形状、…となります。
家庭の掃除機や業務用の掃除機形状を参考に形状を決めて、強度計算方法を確認する
手法が効率的な設計です。
お礼
2013/07/27 23:40
ありがとうございました。とても参考になりました。