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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:圧力容器の溶接強度計算方法(円筒に円板を溶接))

圧力容器の溶接強度計算方法(円筒に円板を溶接)

2023/10/19 05:39

このQ&Aのポイント
  • 圧力容器の溶接強度計算方法とは、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する際の溶接部分の応力を計算する方法です。
  • 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。
  • 引張応力の計算式は、σ=P/(a・l)であり、Pは荷重(圧力による引っ張り力)、aは理論のど厚(板厚)、lは有効溶接長です。
※ 以下は、質問の原文です

圧力容器の溶接強度計算方法(円筒に円板を溶接)

2013/04/21 01:55

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。

回答 (4件中 1~4件目)

2013/04/24 15:02
回答No.4

直接の回答ではないのですが、内圧が4MPaということは第一種圧力容器もしくは高圧ガス特定設備が該当になると思います(うろ覚えなので、ご自分でご確認ください)。
その場合、法規に則った設計ならびに溶接形状にする必要があります。
もちろん、届出も必要ですし、製造も認可工場にて行う必要があります。

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質問する
2013/04/21 13:25
回答No.3

他の回答者さんが、回答している内容で問題ないと思います。

後は、製作する業者さんのスキルが問題なので、安全率を鉄より大目に取りましょう。

アルミを与熱等で、温度を上げて溶接するので、安かろう悪かろうの業者はNGですよ。

お礼

2013/04/21 20:57

アドバイスありがとうございます。

形状設計と業者選び含め、安全率を多めに見積もってみます。

ご回答ありがとうございました。

質問者
2013/04/21 06:47
回答No.2

基本的には間違っていないと思います
但し実際の溶接部の強度計算では、溶接継手効率を掛けるのは御存知ですよね
溶接部の試験方法によって規定されているので注意したいところだと思います

JISB8265の中「ステーによって支えない平鏡板(ふた板)の計算厚さ」という
部分があるが、溶接部とふた板の形状により計算方法が微妙に違うというか、
相互に関係するので図をみて参考になさればよいと思いますよ

私は圧力容器に関しては専門家でないのですが何度か溶接強度を検討した経験
がありますので、参考になればと思い投稿してみました

お礼

2013/04/21 21:05

ご教授ありがとうございます。

溶接つなぎ手効率は文献で勉強してました。熱処理しているアルミは特に
効率が下がる傾向にあるとのことで安全率はかなり多めに見積もってみます。

ご指摘のあったJISはまだ未確認でしたので至急確認してみます。

ご回答ありがとうございました。

質問者
2013/04/21 06:45
回答No.1

>σ=P/(a・l)・・・・この計算式があってれば
引張応力についてはこの式の通りと思いますが、圧力容器が膨らむ方向に
変形する力によって、曲げ応力も発生しますので両者を合成した応力で
安全性を判断する必要があると思います。

>荷重P=圧力4.0[MPa]*円板受圧面積(Φ90/2)^2
円板の面積計算は、π×r^2ですから、上式では、πを忘れているようです。

>有効溶接長さl=Φ100*π=314[mm]
細かいことですが、有効長さの計算は、外径ではなく板厚の中心を通る直径
を使うことが良さそうに(安全側の判断ができると)思います。

お礼

2013/04/21 21:18

ご教授ありがとうございました。

確かに円周方向にも圧力がかかり、曲げ応力も発生しそうですね。
曲げ応力との合成応力で安全性を検証します。

有効長さの定義もご指摘の定義で検討したほうがいいですね。

ご回答ありがとうございました。

質問者

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