원주 응력 계산기

얇은 벽 원통형 압력 용기의 원주 응력, 길이 방향 응력, 폰 미제스 응력을 계산합니다.

압력 용기 응력
압력은 MPa, 용기 치수는 밀리미터로 단위를 통일해 입력하세요.

원주 응력 안내

원주 응력은 원통형 용기 내부 압력이 바깥으로 밀 때 벽에 생기는 원주 방향 인장 응력입니다. 원통을 길이 방향으로 쪼개려는 것처럼 둘레를 따라 작용합니다. 양 끝이 닫힌 얇은 벽 원통에 대해 계산기는 원주 응력 = 압력 곱하기 직경 나누기 벽 두께의 두 배라는 표준 관계를 사용합니다. 직경과 두께에 같은 길이 단위를 쓰면 내압과 계산된 응력 모두 MPa로 표시됩니다. 길이 방향 응력은 원통 축과 평행하게 작용합니다. 닫힌 끝판에 작용하는 압력이 횡단면을 기준으로 용기를 분리하려 하면서, 압력 곱하기 직경 나누기 벽 두께의 네 배에 해당하는 축 응력을 만듭니다. 따라서 얇은 벽 가정에서 길이 방향 응력은 원주 응력의 절반입니다. 도구는 두 주응력을 평면 응력 상태의 폰 미제스 등가 응력으로도 결합합니다. 엔지니어는 설계 검토의 일부로 이를 허용 응력이나 재료 항복 강도와 비교합니다. 이 식은 직경에 비해 벽이 얇을 때 가장 적합하며, 일반적으로 직경 대 두께의 비가 최소 약 20일 때 사용합니다. 균일한 내압, 원형 단면, 균질한 등방성 재료, 닫힌 양 끝, 중요한 국부 응력 집중이 없음을 가정합니다. 노즐 개구부, 용접 형상, 부식, 외부 하중, 온도 구배, 피로 반복, 잔류 응력, 제조 공차는 실제 거동을 바꿀 수 있습니다. 두꺼운 벽 원통은 두께 방향으로 응력이 크게 달라지므로 라메 방정식이 필요합니다. 결과는 학습, 초기 치수 산정과 빠른 비교에 사용하고, 적용되는 압력 용기 규정을 대신하지 마세요. 완전한 설계에는 부식 여유, 용접 효율, 설계 압력과 온도, 이음부 상세, 검사 요건, 반복 운전 분석, 규정별 안전계수가 필요할 수 있습니다. 압력 단위는 원하는 응력 단위와 맞추고, 직경과 두께에는 같은 길이 단위를 사용하세요. 둘 다 밀리미터로 입력하면 비가 무차원이므로 계산 응력은 그대로 MPa입니다.

원주 응력 예시

입력값계산된 응력적용
10 MPa, 직경 1000 mm, 벽 두께 20 mm원주 250 MPa; 길이 방향 125 MPa고압 원통형 용기
2.5 MPa, 직경 500 mm, 벽 두께 10 mm원주 62.5 MPa; 길이 방향 31.25 MPa소형 공정 용기
1 MPa, 직경 400 mm, 벽 두께 8 mm원주 25 MPa; 길이 방향 12.5 MPa몸통의 초기 검토

압력 용기 응력 계산 방법

  1. 용기 내부의 양의 게이지 압력을 MPa로 입력합니다.
  2. 용기의 내경 또는 평균 직경을 밀리미터로 입력합니다.
  3. 유효 벽 두께를 밀리미터로 입력합니다.
  4. 응력 계산을 선택하고 세 가지 응력 모두를 해당 허용값과 비교합니다.

자주 묻는 질문

원주 응력이 길이 방향 응력보다 큰 이유는 무엇인가요?

비슷한 벽 저항 면적에 대해 길이 방향 절단면이 받는 압력 하중은 두 배입니다. 따라서 양 끝이 닫힌 얇은 벽 원통의 원주 응력은 축 응력의 정확히 두 배입니다.

얇은 벽 공식은 언제 유효한가요?

직경이 벽 두께의 약 스무 배 이상일 때 주로 사용합니다. 벽이 더 두꺼우면 두께에 따라 응력이 변하므로 두꺼운 원통 해석이 더 적합합니다.

내경과 외경 중 무엇을 써야 하나요?

많은 기초 얇은 벽 계산은 내경을 사용하지만, 일부 규정은 평균 직경이나 반지름을 지정합니다. 설계 기준의 요구를 따르고 일관되게 사용하세요.

폰 미제스 응력은 무엇을 나타내나요?

주응력을 하나의 등가값으로 결합해 연성 재료의 항복을 비교합니다. 이 값 자체가 피로, 좌굴, 취성 파괴 또는 규정상 안전계수를 반영하지는 않습니다.

다른 압력과 길이 단위를 사용해도 되나요?

응력을 같은 단위로 해석한다면 다른 압력 단위를 사용할 수 있습니다. 직경과 두께는 비가 무차원이 되도록 같은 길이 단위를 사용해야 합니다.