تنش محیطی و طولی، یا ضخامت دیواره مورد نیاز را برای مخازن تحت فشار استوانهای و کروی جدارنازک محاسبه کنید، با یک گزینه ASME.
هندسه و اینکه برای تنش (با ضخامت دادهشده) یا ضخامت (با تنش مجاز دادهشده) حل شود را انتخاب کنید.
درباره این ابزار
ماشینحساب تنش مخزن تحت فشار جدارنازک تنشهای غشایی در یک مخزن استوانهای یا کروی تحت فشار داخلی را مییابد، یا بهصورت معکوس به ضخامت دیوارهای که یک تنش مجاز انتخابشده نیاز دارد کار میکند. فشار داخلی، قطر داخلی و ضخامت دیواره را برای حالت تنش، یا فشار، قطر، تنش مجاز و بازده اتصال را برای حالت ضخامت وارد کنید. فشار میتواند به MPa، بار یا psi و ابعاد به mm یا اینچ داده شود؛ همه چیز بهصورت محلی در مرورگر شما محاسبه میشود.
برای یک استوانه جدارنازک (نسبت قطر به ضخامت بالای حدود 20) تنش محیطی σ_h = p·r / t و تنش طولی نصف آن است، σ_l = p·r / 2t، که در آن r شعاع داخلی و t ضخامت دیواره است. برای یک کره تنش غشایی p·r / 2t در هر جهت است. حل برای ضخامت مورد نیاز t = p·r / (S·E) برای یک استوانه یا t = p·r / (2·S·E) برای یک کره میدهد، که در آن S تنش مجاز و E بازده اتصال جوش است. ابزار همچنین حداقل بهسبک ASME را گزارش میدهد، t = p·r / (S·E − 0.6p) برای یک استوانه، که فشار عملکننده روی شعاع متوسط بهجای داخلی را در نظر میگیرد. اگر نسبت قطر به ضخامت زیر 20 بیفتد، علامت میزند که فرض جدارنازک دیگر برقرار نیست و یک تحلیل جدارضخیم (لامه) لازم است.
بهعنوان یک مثال حلشده، یک استوانه با قطر داخلی 500 mm و دیواره 6 mm تحت 2 MPa فشار داخلی دارای تنش محیطی 2 × 250 / 6 ≈ 83.3 MPa و تنش طولی حدود 41.7 MPa است، با نسبت قطر به ضخامت 83 — بهراحتی جدارنازک. این فرمولها فقط رفتار غشایی (دور از انتها، نازلها و تکیهگاهها) را پوشش میدهند؛ خمش موضعی در ناپیوستگیها به تحلیل اضافی نیاز دارد.
پرسشهای پرتکرار
تنش محیطی در برابر تنش طولی چیست؟
تنش محیطی (حلقوی) حول محیط عمل میکند و سعی میکند استوانه را در طول آن بشکافد؛ برابر p·r/t است. تنش طولی در امتداد محور عمل میکند و برابر p·r/2t است — دقیقاً نصف تنش محیطی. به همین دلیل یک لوله تحت فشار بهصورت طولی، در امتداد جهت محیطی با تنش بالاتر، میشکافد.
فرض جدارنازک چه زمانی معتبر است؟
فرمولهای غشایی جدارنازک وقتی دقیق هستند که قطر داخلی بیش از حدود 20 برابر ضخامت دیواره باشد، پس تنش تقریباً یکنواخت در سراسر دیواره است. زیر آن نسبت، تنش شعاعی و تغییر در سراسر ضخامت اهمیت دارد و بهجای آن باید یک تحلیل جدارضخیم لامه استفاده شود.
بازده اتصال به چه معناست؟
بازده اتصال E این را در نظر میگیرد که جوشها ضعیفتر از ورق پایه هستند. از حدود 0.7 برای جوشهای رادیوگرافینشده تا 1.0 برای درزهای کاملاً رادیوگرافیشده متغیر است. ضخامت مورد نیاز بر E تقسیم میشود، پس بازده کمتر به یک دیواره ضخیمتر برای همان فشار و تنش مجاز نیاز دارد.
چرا ضخامت ASME از ضخامت ساده متفاوت است؟
فرمول ساده از شعاع داخلی استفاده میکند؛ فرمول ASME t = p·r/(S·E − 0.6p) برای فشار عملکننده در سراسر دیواره تصحیح میکند تا تنش نزدیکتر به شعاع متوسط مرجع شود. در فشارهای پایین این دو تقریباً مطابقت دارند، اما مقدار ASME با افزایش فشار بهسمت تنش مجاز کمی بزرگتر است.