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1 진공용기의두께계산 1. 머리말진공용기는 1기압의외압을받는압력용기이며압력차로생기는용기의파괴는내압용기와달리안쪽으로파괴되어안전하다하여법규의규제는받지않다. 그러나압력용기의강도계산을하여용기의파괴를피하는필요성은당연히있다. 법규제를받는압력용기의두께계산식은외압용기의구께계산에적용되도록고려되고있다. 국내외의압력용기의코드에서는강도계산, 재료. 용접, 검사등이규제되어있어진공용기의제작에참고되는사항이망라되어있다. 여기서는주로 [ 압력용기검사기준 ] ( 에너지관리공단 ) 을이용하여진공용기의동체와경판그리고동체보강링의두께계산을개설한다. 이검사기준은한국산업규격 KS B 압력용기 ( 기반규격 ) 등의일련의 KS 규격을골자로하여제정되어있다. 2. 외압을받는원통형또는구형동체의두께계산 두께계산에서는처음에두께를가정하여그림과식으로검증한다. 그두께가적합하지않으면다른두께를선택하여검증을반복하여적합한두께를결정한다. 가정한두께가 t 인때산출되는외압의최고허용압력 P 는다음식이된다. P a = 여기서사용되는기호의뜻은다음과같아. 4BC( t a -α ) 3 D o (1) D 기호 A : o / ( t a -α) 10의경우, [ 그림 2] 에서 D o / ( t a -α) 에대응하는값 B : 사용하는재료에해당하는 [ 그림 3] 에서 A의값과설계온도와의관계로부터구해지는계수 D : 원통형동체의부식여유를제외한바깥지름 ( mm ) R : 구형동체의부식여유를제외한바깥반지름 ( mm ) t a : 외압에대해서필요한원통형동체또는구형동체의실제두께 ( mm ) α : 부식여유 ( mm ) P : 외압의설계압력 ( MPa ){ kgf/ cm2 } P : 설계계산시판의두께를 t a 로가정한경우에산출되는외압의최고허용압력 ( MPa ){ kgf/ cm2 } C : 계수로서 < 표.1> 과같다. < 표 1> C 값 원통형동체의길이이음또는구형동체의이음종류 C 이음매가없거나맞대기이음 1.0 겹치기이음 0.5 E : [ 그림 3] 에의한재료의종탄성계수 (N/ mm2 ){ kgf/ mm2 } L : [ 그림 1] 에의해다음에언급된길이 ( mm ) 중큰값으로한다. L 1 : 인접한보강링중심간의거리중최대길이 L 2 : 동체끝에가까운보강링중심부터경판의둥글기가시작되는부분까지의거리에그경판깊이의 1/3을더한길이 L 3 : 재킷이붙은경우의길이 L ' : 양쪽경판의둥글기가시각되는위치간의거리에각경판깊이의 1/3 씩더한길이 L : 보강링의중심선으로부터양쪽으로서로인접하는지지선 ( 경판의둥글기가시작되는선으로부터그경판깊이의 1/3 길이만큼경판쪽으로들어간원주선 ) 까지의각각의동체중심선에평행한거리의반씩을더한길이 ( mm )

2 ) 진경주, 한국진공연구조합, 제 2 회진공실무수련회 (2004 년 8 월 ), p. [ 그림 1] 외압을받는원통형동체의설계길이 2.1 원통형동체의경우 순서 1 : 판의실제두께 t a 를가정한다. 순서 2 : L / D o 및 D o / ( t a -α) 를계산한다. 순서 3 : [ 그림 2] 에서순서 2로부터구한 L / D o 및 D o / ( t a -α) 에대응하는 A의값을읽는 다. L/ D o 50인경우는 L/ D o =50으로한다. (1) D o / ( t a -α) 10의경우 ( D o / ( t a -α) 10의경우는여기서는성약한다 ) 순서 4 : [ 그림 3] 중사용하는재료에해당하는그림에서순서 3으로부터구한 A의값을횡축에서찾는다. (a) 이점으로부터횡축에수직선을그어, 설계온도에해당하는재료의온도곡선과의교점을구한다. 설계온도에해당하는온도곡선이없는경우에는, 보간법을이용하여교점을구한다. (b) A의값이재료의온도곡선의오른쪽끝보다도더오른쪽에있는경우에는, 그오른쪽끝으로부터수평으로곡선을연장하여 (a) 에서와같이교점을구한다. (c) (a) 또는 (b) 의조작으로얻어진교점으로부터수평선을그어, 그림오른쪽종축과의교점을 B 라하고, 그값을읽는다. (d) A의값이재료의온도곡선의왼쪽에있는경우에대해서는순서 6으로옮겨간다. 순서 5 : 순서 4 (c) 에서구한 B 의값을이용하여, 다음계산식으로부터순서 1 에서가정한 t a 에대한최 고허용압력 P a 를구한다. P a = 4BC( t a -α ) 3 D o 순서 6 : 순서 4 (d) 의경우의순서 1 에서가정한 t a 에대한최고허용압력 P a 는다음식으로부터구한 다. P a = 2AEC( t a -α ) 3 D o { P a = 200AEC( t a -α ) 3 D o } 순서 7 : 순서 5 또는순서 6 으로부터산출된 P a 와 P 가 P a P 인경우에는, 순서 1 에서가정한 t a 를조금크게한후, 같은순서를반복하여 P a P 가되는때의 t a 를구한다.

3 [ 예제 1] 그림1에서기리 L' ( 양쪽경판의둥글기가시각되는위치간의거리에각경판깊이의 1/3씩더한길이 ) = 6300 mm, 바깥지름 D = 4250인액체질소저장탱크의외통의두께를구하여라. 여기서 재료는탄소강인 SS330 이며최고사용온도는 60 C, 또보강링중심간의거리 L = 2000 mm 인보강링 가들어있다. [ 답 ] 처음두께 t = 11 mm로한다., 그림 2 에서좌측에서 을선택한다. D /(t -= 425 의곡선으로아래내려가서 A = 를 얻는다. SS330 의두께 16 이하인때항복점이 205 N/mm 임으로그림 3-1 으로 A 치와 150 C 이하의 곡선으로 B = 34 를얻으며 (1) 식으로허용압력 P 을계산한다. P a = 4BC( t a -α ) 3 D o = 1.03kgf/cm 따라서처음두께 t = 11 mm는정당하다. [ 문제 1] 위문제에서재료를알루미늄합금 A5083-O를사용할때의두께를구하라. B계수는그림 3-7로구한다. [ 문제 2] D = 1350, L' = 2000, 두께 t = 6 mm의스테인리스강 304인원통용진공장치의허용압력을구하라. B계수는그림3-2로구한다. 2.2 구 ( 球 ) 형동체의경우 순서 1 : 판의실제두께 t a 를가정한다. 순서 2 : 다음식으로부터 A 를구한다. A = 0.125( t a -α ) R 순서 3 : 순서 2 에서구한 A 의값을사용하여, 위에서설명한 2.1 항 (1) 순서 4 와마찬가지요령으로 B 의 값을구한다. 다만, A 의값이재료의온도곡선의왼쪽에있는경우에대해서는순서 5 로옮겨간다. 순서 4 : 순서 3 에서구한 B 의값을사용하여, 다음식으로부터순서 1 에서가정한 t a 에대한최고허용압 력 P a 를구한다. P a = BC( t a -α ) R 순서 5 : 순서 3 에서설명한바와같이 A 의값이재료의온도곡선보다왼쪽에있는경우에는, 순서 1 에서가 정한 t a 에대한최고허용압력 P a 는다음식으로부터구한다. P a = 6.25EC ( t a -α ) R 2 2 순서 6 : 순서 4 또는순서 5 로부터산출된 P a 와 P 를비교해서 P a P 인경우에는, 순서 1 에서가정한 t a 를조금크게한후같은순서를반복하여 P a P 로될때의 t a 를구한다. [ 문제 3] 바깥반지름 R = 500 mm 인스테인리스강 316L 인구형진공용기의두께를구하라.( 그림 3-5 를

4 이용 ) [ 그림 2] 외압을받는원통형동체의모양곡선 [ 그림 3] 의각재료곡선은 KS B 6733( 압력용기 ( 기반규격 )) 의부표 1.2, 1.3, 2.1 및 2.2에나타내는외압챠트번호와함께사용한다. 그림중기호의의미는다음에따른다.

5 A : [ 그림 30.10] 에서얻어지는값 B : 사용하는재료에해당하는 A의값에대해서설계온도에대응하는재료곡선에서구한계수 (N/ mm2 ) E : 재료의종탄성계수 (N/ mm2 ) σ : 재료의규격최소항복점 (N/ mm2 ) (1) 탄소강및저합금강 ( 규격최소항복점 165 N/ mm2이상 207 N/ mm2미만 ) [ 그림 3-1] 외압을받는원통형동체및구형동체의계산에사용하는재료곡선 ( 계속 ) (2) 304 계스테인리스강

6 [ 그림 3-2] 외압을받는원통형동체및구형동체의계산에사용하는재료곡선 ( 계속 )

7 (3) 309계 (868 K{595 C} 이하에한한다 ), 310계, 316계, 321계, 347계, 329J1(673 K {400 C} 이하에한한다 ) 및 430계 (643 K{370 } 이하에한한다 ) 스테인리스강 [ 그림 3-3] 외압을받는원통형동체및구형동체의계산에사용하는재료곡선 ( 계속 ) (4) 304L 스테인리스강 [ 그림 3-4] 외압을받는원통동체및구형동체의계산에사용하는재료곡선 ( 계속 )

8 (5) 316L 계및 317L 계스테인리스강 [ 그림 3-5] 외압을받는원통동체및구형동체의계산에사용하는재료곡선 ( 계속 ) (6) 알루미늄및알루미늄합금 ( 기호A1050, A1070, A1080, A1100, 및 A1200 다만, 기호A1070, A1090에있어서는질별 O, H112를제외한다 ) 비고이그림을적용하는경우는기계적성질의 0.25 % 내력이규정되고확인되어야한다. 그림 3-6] 외압을받는원통형동체및구형동체의계산에사용하는재료곡선 ( 계속 )

9 (7) 알루미늄및알루미늄합금 ( 기호 A5083의질별 O, H32, H112, H321) 비고그림중 σ y 는 0.2 % 내력 (N/ mm2 ) 을표시한다. 그림 3-7] 외압을받는원통형동체및구형동체의계산에사용하는재료곡선 ( 계속 ) 3. 외압을받는원통형동체의보강링외압을받는원통형동체또는원뿔형동체의보강링은다음에따른다. (1) 외압을받는원통형동체의보강링은그단면 2차모멘트가다음의 I s 또는 I s ' 의계산식으로부 터산출되는단면 2차모멘트의값과같거나커야한다. I s = [ D o 2 L s ( t a -α + A s / L s ) A ] 14 I s ' = [ D o 2 L s ( t a -α + A s / L s ) A ] 10.9 여기에서 I s : 동체의중심선에평행하는보강링단면의중립축에관한필요한단면 2차모멘트의최소값 ( mm 4 ) I : 동체의중심선에평행한동체와보강링의단면으로부터합성되는단면의중립축에관한필요한합성단면 2차모멘트의최소값 ( mm 4 ). 다만, 합성단면 2 차모멘트로써유효한동체의단면나비는 1.10 D o ( t a -α) 이내로하고, 보강링의단면적의중심선으로부터양쪽으로각각반반씩을취한다. 만일, 단면 2차모멘트로서유효한동체의나비가보강링의한쪽또는양쪽에서중복되는경우에는, 단면 2차모멘트로서유효한동체의나비는중복되어있는길이의반만짧게하여야한다. D o : 원통형동체의부식여유를제외한바깥지름 ( mm ) 보강링의중심선으로부터양쪽으로서로인접하는지지선까지의 L s : 각각의동체중심선에평행한거리의반씩을더한길이 ( mm ) 지지선이란다음과같다 항의규정에적합한보강링의중심선 2 원통형동체의재킷부분에대한재킷의원주접속부 3 [ 그림 1] 에표시된바와같이경판의둥글기가시작되는선으로부터그경판깊이의 1/3길이만큼경판쪽으로들어간원주선

10 필요로하는단면 2차모멘트는다음순서에따라구한다. 순서 1 : 보강링의치수및수를가정하고, 그단면적을계산한후, 다음식을사용하여 B를구한다. 3 P D B = 4 [ o t a -α+ A s / L s ] 순서 2 : [ 그림 3] 중보강링에사용하는재료에적합하는그림의오른쪽종축에서 B의값을얻는다. 만일, 동체의보강링과의재료가다른경우에는, 순서 4에서큰 A의값을주는재료쪽의값으로한다. 순서 3 : B의값을표시하는점으로부터수평으로선을그어, 대응하는설계온도의선과의교점을구한다. B의값이그림에표시되어있는최소값보다작은경우에는순서 5로옮겨간다. 순서 4 : 교점으로부터수직선을내려 A의값을구한다. 순서 5 : B의값이그림에표시되어있는최소값보다도작은경우는, 다음식으로부터 A의값을읽는다. A = 2B E { A = 2B 100E } 순서 6 : 구해진 A의값을사용하여 I s 또는 I ' s 를산출한다. 순서 7 : 순서 6의계산을할때의보강링의치수로부터그단면에의하여유효한단면 2차모멘트를산출한다. 순서 8 : 만일, I s 또는 I ' s 가순서 7에서산출된단면 2차모멘트보다큰경우에는, 보강링의치수를고쳐서계산을다시하여, 순서 7에서산출되는단면 2차모멘트의값이 I s 또는 I ' s 이상이되도록하여야한다. I s 또는 I ' s 의값이순서 7에서구해진단면 2차모멘트의값이하인경우에는, 이보강링은보강링으로서유효하다. [ 그림 4] 외압을받는원통형동체의보강링모양곡선 여기에서 L : 외압을받는원통형동체의설계길이 ( mm ) D : 외압을받는원통형동체의바깥지름 ( mm ) [ 예제 2] 예제 1 의액체질소저장탱크의외통에보강링으로서매 L = 2000 mm 마다 180mm 의홈형링 강 ( 그의단면적 A 2720mm, 단면 2 차모우멘트 I = 1.38x107 mm ( 자료 2-1 참조 ) 를사용한때의보강 효과는적합한가?

11 [ 답 ] P = 1 kgf/cm2, D = 4250, t = 11 그리고 L = 2000, A = 2720를다음식에대입하여 B값을얻는다. 그림3-1에서좌축 B = 25.79값으로수평으로 150 의곡선의교점에서아래측에내려가서 A= 를얻는다. 다음식으로 I 값을구한다. I 따라서, 이홈형링은보강으로적합하다. = mm < mm [ 문제 4] 위예제에서홈형링강으로서 150mm인단면적 A = 2371mm, 단면 2차모우멘트 I = 8.61x10 mm ( 자료2-1 참조 ) 을사용한때보강재로서부족하지아니한가알아보라. [ 문제 5] 위예에서 200mm인 T형링강으로서단면적 A = 2902mm, 단면 2차모우멘트I = 7.99x10 mm ( 자료2-2 참조 ) 을사용한때보강재로서적합한가을알아보라. 4. 경판두께의계산경판의실제두께는전반구형의경우를제외하고는, 그경판이부착되는동체를이음매없는동체판으로서의최소두께이상이어야한다. 4.1 경판모양의제한경판은그모양에따라, 각각다음에열거하는조건을갖추어야한다. (a) 접시형 t r R l Do (b) 반타원체형 (c) 전반구형 t R h l R t D D (d) 원뿔형경판 ( 큰지름끝부에둥글기가 (e) 원뿔형경판 ( 큰지름끝부에둥글기가 D 1 D o r t D 1 θ t θ [ 그림 6] 경판의모양

12 [ 그림 7] 반타원형경판의상당내반경를구하는형상계수 K [ 그림 8] 원통형및구형진공용기의강도계산도

13 4.2 반타원체형경판 ([ 그림 6] (b) 참조 ) D 2h 3 여기에서 D : 부식여유를제외한경판안쪽면에서측정한타원의긴지름 ( mm ) h : 부식여유를제외한경판안쪽면에서측정한타원의짧은지름의 1/2( mm ) [ 예제 3] 예제 1의진공용기의경판에대해서아라본다. 반타원형의장축대탄축의비를 2로하면 D/2h = 2가되며그림 7에서 K = D = 4250 이며경판두께 t = 14 mm 으로하면상당내반경 L 는 L = K D = 0.90 x 4250 = 3825 mm 이며 이값을그림 8 의좌측에정하여수평선으로점선의구형선과의교점으로위측 400 C 의재료선의 교점으로우측의 B = 370 를얻는다. 허용압력 P 를얻는다. P = 그럼으로 t = 14 mm 로충분하다. [ 문제 6] D = 1350, L' = 2000, 두께 t = 8 mm 의스테인리스강 304 인원통용진공장치에적합한 반타원체형경판을구하라 접시형경판 ([ 그림 6] (a) 참조 ) r 3t r 0.06 D o R 1.5 D o 여기에서 r : 경판구석둥근부분의부식여유를제외한안쪽반지름 ( mm ) t : 경판의최소두께 ( mm ) D : 경판플랜지부의바깥지름 ( mm ) R : 접시형경판의중앙부안쪽면의부식여유를제외한반지름 ( mm ) [ 예제 4] 예제 3 의진공용기에서 t = 14 mm 의접시형경판을생각한다. L = D 2t = x 14 = 4278 mm 이것에대하여 B = 340 를얻는다. L /t = 306 임으로 P = 따라서 t = 14 mm 의접시형경판을사용할수있다. [ 문제 7] D = 1350, L' = 2000, 두께 t = 8 mm 의스테인리스강 304 인원통용진공장치에적합한 접시형경판을구하라. 4.4 전반구형경판 ([ 그림 6l] (c) 참조 ) [ 예제 5] 설계조건은예제 1와같으며전반구형의내방경 L 은 L = D/2 = 4250/2 = 2125

14 경판두께를 t = 8 mm 로하면 그림 8 로 B = 380 을얻는다. L /t = 266 임으로 설계조건을만족한다. [ 문제 8] D = 1350, L' = 2000, 두께 t = 8 mm의스테인리스강 304인원통용진공장치에설치하는 적합한전반구형경판을구하라 큰지름끝부에둥근부분이있는원뿔형경판 ([ 그림 6l] (d) 참조 ) θ 30 의경우 r 3t 및 r 0.06 D o 여기에서 θ : 원뿔꼭지각의 1/2 t : 원뿔의큰지름끝부둥근부분의최소두께 ( mm ) r, D o 는 항에따른다. θ 30 의경우에는제한이없다. [ 예제 6] 원뿔각 2가 45 이며경파에는보강은없는것으로하나다. 예제 1에서대단부의내경 D = 4250 mm 이고경판두께를 t = 25.4 mm로하며는 D = D+2t = x25.4 =4301 mm 축기리는 L = L/D = 5200/4301 = 1.21, D /t = 4301/25.4 = 169 그림 8으로 B = 450를얻는다. 따라서 P = 이값은대기압보다너무큼으로, 새로이 t = 19 mm 를고른다. D = 4288 에대하여 L = 5185 가된다. 이경판은적합하다. L/D = 5185/4288 = 1.21, D /t = 4288/19 = 225 P =. [ 문제 9] D = 1350, L' = 2000, 두께 t = 8 mm 의스테인리스강 304 인원통용진공장치에설치하는데 적합한원뿔형경판을구하라.. [ 문제 10] 문제 2의두께 6mm의스테인리스강의원통형용기는법규에규정되는내압용기의허용압력의계산식 ( 자료3의 1.2의식 ) 으로내압허용압력을구하여라.

15 참고문헌 1) 에너지관리공단. 압력용기검사기준 2) 한국산업안전공사. 압력용기제작기준 안전기준및검사기준 3) 한국가스안전공사, 고압가스안전관리기준통합고시 4) 한국표준협회, KS B 압력용기 ( 기반규격 ) 5) 한국표준협회, KS B 압력용기의몸체및경판 6) 기계설계평람편집위원회 ; 機械設計便覧, 서울, 大光書林,1995년. 7) 小栗富士雄小栗達男 ; 機械設計図表便覧, 서울, 大光書林,1990년. 8) 川田松浦水野, 宮川, 재료시험 共立出版 1967년 9) 中村康治江草竜男 용기의설계. 오무사,1969년. 10) 紙屋保 화학장치구조설계법, 工學圖書,1967년 11) 배석희, 인상렬, 정광화, 이영백, 신용현 ; 진공공학, 한국경제신문, 2000년 자료1, 단위환산자료2-1, 홈형링의치수자료2-2, T형링의치수자료2-3, 형강의종류와시험편의채취이치자료2-4, 보강링의용접과링의단면 2차모멘트증가자료3 원통형용기의내압및외압의최고허용압력비교자료4 재료의인장시험자료5-1 KS D 3503 일반구조용압연강재 (SS째) 의기계적성질재료5-2 KS D 3705 열간압연스테인리스강판및강대 ( 오스테나이트계 ) 의기계적성질재료5-3 KS D 6761 이음매없는알루미늄및알루미늄합금압출관의기계적성질 부록진공용기의두께계산문제집답

16 자료 1. 단위환산

17 자료2-1 홈 ( ㄷ ) 형링의치수 (KS D , 열간압연형강의모양, 치수, 무게및그허용차 )

18 자료 2-2 T 형링의치수

자료2-3, 형강의종류와시험편의채취이치 ( KS D 3503-98, 일반구조용압연강재 ) 자료 2-4,

19 자료2-3, 형강의종류와시험편의채취이치 ( KS D , 일반구조용압연강재 ) 자료 2-4, 보강링의용접과링의단면 2 차모멘트증가 ( 그늘부분 ) 그림보강링의용접과링의단면 2 차모멘트증가 ( 그늘부분 )

20 자료 3 원통형용기의내압및외압의최고허용압력비교 (1.1) 내압용기의허용압력 TT원주단면에생기는응력 (kgf/cm 는두께를 t인때단면적 S =2 rt, 전압력 = 또는 p= LL 단면에생기는응력 는단면적 = 2tl, 전압력 = 2rlp 또는 p = LL 단면에생기는응력 를사용하여 p = (1.2) 법규에서의내압용기의허용압력여기서 < 압력용기제작기준및검사기준 >( 노돈부, 한국산업안전공사 ) 의내압용기의최고허용압력 Pa의식과비교하여본다. p 여기서 p : 최고허용압력 (kgf/cm, 재료의허용인장응력 (= 인장응력 안전계수 ( 압연강재의경우,0.25), : 용접이음효률, : 부식요유, D : 바깥지름 즉내압용기의두께계산에서는재료의인장응력이강도를유지하고있는것을알수있다. (2) 외압용기의허용압력또, 외압용기의최고허용압력Pa( 텍스트의 (1) 식 ) 은 여기서 p : 최고허용외압 (kgf/cm, B, 그림 2 와 3 에서얻어지는재료의치수 ( 아래설명참고 ), C : 맞대기이음 =1, 겹치기이음 =0.5 ( 위 (2) 식의 에상당 ), t 가정한두께, : 부식요유, D : 바깥지름 외압용기에서좌굴 (Buckling) 이일어나는응력 (stree) 와변형 (strain) 의관계는외압용기에서의인장강도를고려한것과달리원통면에서의비틀림 (Torsion) 과굽힘 (Bending) 의응력의식을사용하는데텍스트의일련의그림3에서 B값으로고려되고있다.

21 자료4 재료의인장시험 1) 여러인장시험편 2) 하중과신장 그림 1 인장기계시험편 그림 2 철강재의하중과신장 3) 측정치의정리항복점 (A점) kg/mm 내력 (E점) 인장응력 (M점) kg/cm 신장 [%] 주림 [%] 여기서 P 한복개시전의최대하중 P 영구변형점으로시험초기의직선부분에평행선을그려서곡선과접하는점의하중 [Kg]. 보통 ε = 0.2 % 로한다. P = 인장하중 [Kg] F = 시험편평행부단면적 [mm ] F = 시험편절단면단면적 [mm ] L = 시험편처음표점거리 [mm] L = 절단편의표점거리 [mm]

22 자료 5-1 KS D 3503 일반구조용압연강재 (SS 째 ) 의기계적성질

23 재료 5-2 KS D 3705 열간압연스테인리스강판및강대 ( 오스테나이트계 ) 의기계적성질

24 재료 5-3(1) KS D 6761 이음매없는알루미늄및알루미늄합금압출관의기계적성질

25 재료 5-3(2) KS D 6761 이음매없는알루미늄및알루미늄합금압출관의기계적성질

26 진공용기의두께계산문제집답 [ 문제 1] [ 답 ] 예제와달리문제에서는보강링의중심거리 L' = 2000mm를지정하지안으로 L' = 6300mm로한다. ta = 25mm로가정함. 그림 2 으로 A= 그림3-7으로 B=15 P /cm 따라서 ta = 25mm 는적합하다. [ 문제 2] [ 답 ] [ 문제 3] [ 답 ] 그림 2 으로 A= , 그림 3-2 으로 B=20 P 즉 t =6mm 는적합하다. t = 5 mm 로가정한다. /cm A = 그림 3-5 으로 B = 68 문제에서지적이없었지만최고 425 로가열될때, 그림3-5 으로 B = 32 허용외압은 P 가된다. [ 문제 4] [ 답 ] P = 1 kgf/cm, D = 4250, ta = 11 그리고 L = 2000, A = 2371 를다음식에대입하여 B 값을얻는다. kgf/cm = 26.15MPa 그림3-1에서좌축 B = 25.79값으로수평으로 150 의곡선의교점에서아래에내려서 A= 를얻는다. 다음식으로 I 값을구한다. 따라서, 이홈형링은보강으로적합하다. [ 문제 5] [ 답 ] = mm <8.61 mm P = 1 kgf/cm, D = 4250, ta = 11 그리고 L = 2000, A = 2902 를다음식에대입하여 B 값을얻는다. kgf/cm = 25.6MPa 그림 3-1 에서좌축 B = 25.6 값으로수평으로 150 의곡선의교점에서아래에내려서 A= 를얻는다.

27 다음식으로 I 값을구한다. = mm >7.99 mm 따라서, 이홈형링은보강으로불적합하다. [ 문제 6] [ 답 ] 문제에서동체의두께가 8 mm로되어있는데그것을무시하고경판두께 t = 6mm로한다. D = 1350 또반타원의장측대단측의비 D/2h = 2, 그림 4 에서 K = 0.9. 경판의상당내방경 L 은 L = K D = 0.9 x 1350 = 1215 mm 그림 5 으로좌측 2.03 로수평선으로구체의경우의파선과의교점으로위에오르며 150 의 재료선의교점으로오른쪽으로가며 B = 650 를얻는다. 허용외압 P 는 [ 문제 7] [ 답 ] P = P = ( 텍스트 2.2 구형동체의경우의 의식 ) 따라서 t = 6mm 는적합하다. 문제에서동체의두께가 8 mm 로되어있는데그것을무시하고경판두께 t = 6mm 로한다. L = D +2t = x 6 = 1362 mm 이것에대하여 B = 560 를얻는다. L /t = 227 임으로 P = [ 문제 8] [ 답 ] 따라서 t = 6 mm 의접시형경판을사용할수있다 문제에서동체의두께가 8 mm 로되어있는데그것을무시하고경판두께 t = 5mm 로한다. 반구형의내방경 L 은 L = D/2 = 1350/2 = 675 B = 840 을얻는다. L /t = 135 임으로 더얇은경판으로도좋을것이다. [ 문제 9] [ 답 ] 경판두께를 t = 8 mm, D = 1350 mm 축기리는

28 L = L/D = 1630/1350 = 1.21, D /t = 1350/8 = 169 B = 510를얻는다. 따라서 P = 이값은너무큼으로, 새로이 t = 6mm 를고른다. L/D = 1630/1630 = 1.21, D /t = 1350/6 = 225 B = 340 P =. 이경판은적합하다. [ 문제 10] [ 답 ] 자료3의 1.2의내압용기의두께계산식을사용하여, P a 200σ η( t a a = D 0.8( t o a α) LLLLLLLLLL (2) α) 여기서 Pa : 최고허용압력 (kgf/cm ), σa : 재료의허용인장응력 (= 인장응력 안전계수 ( 압연강재의경우,0.25)(kgf/mm ), : 용접이음효률, : 부식요유, D : 바깥지름 수치를대입한다. 스테인리스강의인장강도 ( 자료 5-2 의 STS304) 520N/mm = 520x0.102=53.0kgf/mm

<4D F736F F D20536F6C69645F30385FC6F2B8E9C0C0B7C2C0C720C0C0BFEB5FBED0B7C2BFEBB1E220BAB820B9D720C1B6C7D5C7CFC1DF2E646F63>

<4D F736F F D20536F6C69645F30385FC6F2B8E9C0C0B7C2C0C720C0C0BFEB5FBED0B7C2BFEBB1E220BAB820B9D720C1B6C7D5C7CFC1DF2E646F63> 제 8 장평면응력의적용 [ 압력용기, 보및조합하중 ] 8. 개요 - 평면응력 : 빌딩, 기계, 자동차, 항공기등에적용 - 압력용기의해석 : 압축공기탱크, 수도파이프등 - 보내의응력 : 주응력, 최대전단응력 - 보내의응력 : 주응력, 최대전단응력 8. 구형압력용기 - 압력용기 (essue vessel): 압력을받고있는액체나기체를포함하고있는폐 (closed) 구조물