탄소성 역학의 기본 원리를 바탕으로 얇은 내부 실린더와 플랫 스트립 와인딩을 특징으로 하는 새로운 고압 용기의 강도 해석을 수행하고 설계 기준을 제안합니다. 작동 조건에서 강철 스트립은 감기 방향에 맞춰 인장 응력을 받을 뿐만 아니라 내부 작동 압력과 감기 전 인장 응력의 결합 효과로 인해 발생하는 방사형 응력도 받습니다.
용기의 와인딩 층은 내부 반경에서 내부 압력을 받고 외부 반경(용기의 외부 직경에 해당)에서 외부 압력을 받습니다. 예압 상태에서 강철 스트립을 감는 제조 공정은 얇은 내부 실린더의 응력을 줄여 내부 압력을 견딜 수 있는 용기의 용량을 향상시킵니다. 최적화된 설계는 "균등 강도" 특성을 달성합니다. 즉, 내부 작동 압력이 증가함에 따라 권선 레이어와 내부 실린더가 동시에 항복 상태에 도달한다는 의미입니다.
얇은 내부 원통과 권취층이 동시에 항복하는 조건에 대해 최종 내부 작동 압력을 계산하는 공식을 도출할 수 있습니다. 항복 상태에서 작동하는 용기의 반경 방향 치수를 설계하려면 제조 공정 요구 사항에 따라 결정되는 내부 작동 압력과 용기의 내부 직경을 고려해야 합니다. 스트립 와인딩 중에 적용되는 프리스트레스는 재료 항복 기준을 사용하여 계산할 수 있으며, 프리텐션 힘은 해당 공식에 따라 실제 제조 중에 제어될 수 있습니다.
ASME 코드에 따라 플랫 스트립 상처 압력 용기의 강도 설계를 분석하고 이러한 용기의 고유 특성과 함께 코드 설계 방법의 특정 특성을 고려하여 최적화된 설계 접근 방식을 공식화할 수 있습니다.
이론적 분석 결과는 실험 데이터와 대체로 일치함을 보여줍니다. 추가 연구가 필요한 문제에는 얇은 내부 원통과 권선층(또한 권선층 사이) 사이의 마찰 상호 작용 분석과 이러한 상호 작용이 구조 강도에 미치는 영향이 포함됩니다.
안전과 신뢰성을 보장하기 위해 플랫 스트립 상처 용기는 압력 테스트를 거쳐야 합니다. 테스트 압력 계수 λ는 일반적으로 공압 테스트의 경우 1.15, 수압 테스트의 경우 1.25로 설정됩니다. 신뢰성 설계 이론을 바탕으로 선박의 항복강도와 파열강도를 고려하여 시험압력계수와 안전계수의 관계를 분석할 수 있다. 표준 안전 계수는 일반적으로 항복 강도(ns)의 경우 1.45 이상, 인장 강도(nb)의 경우 2.30 이상으로 설정됩니다.
