Spannung im dünnwandigen Druckbehälter
Berechnen Sie ideale Membranspannungen in einer geschlossenen dünnen zylindrischen oder kugelförmigen Schale aus Differenzdruck, Innendurchmesser und Wandstärke.
IHRE BERECHNUNG
Ergebnis
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Rechenschritte
Gehen Sie die Schritte einzeln durch oder zeigen Sie die gesamte Berechnung an. Die Schritte verwenden Ihre aktuellen Eingaben.
Berechnungsmethode
Konvertieren Sie Druck und Geometrie in SI, überprüfen Sie das angegebene dünnwandige Verhältnis, dann Gleichgewicht Drucklast gegen gleichmäßige Membranspannung. Ein geschlossener Zylinder hat separate Reifen und Längsspannungen; eine Kugel hat gleiche biaxiale Membranspannung.
Cylinder: σhoop=pD/(2t), σlong=pD/(4t); sphere: σ=pD/(4t)
Rechenbeispiel
Ein geschlossener Zylinder mit 1 MPa Differenzdruck, 1 m Innendurchmesser und 5 mm Wand hat ideale Reifenspannung 100 MPa und Längsspannung 50 MPa. Sein Radius/Dicke Verhältnis ist 100.
Annahmen und Hinweise zu den Eingaben
Benötigt einen Innenradius, der durch eine Dicke größer als 10 und einen nichtnegativen Differenzdruck dividiert wird. Es wird ein einheitliches, isotropes, linear elastisches Membranverhalten und eine ideale geschlossene Geometrie angenommen. Offene Enden, Dickwandgradienten, Düsen, Nähte, Schweißeffizienz, Korrosionszugabe, thermische/residuale Belastung, Ermüdung, Knicken, Materialzulassungen und jede Codeanforderung sind ausgeschlossen.
Quellen: NASA Human Integration Design Handbook: dünnwandige Druckbehälterspannungen
Definitionen der Einheiten
Die Einheitenauswahl ist unabhängig von der Sprache. Jeder Selektor enthält nur Einheiten für seine physikalische Größe. Berechnungen verwenden definierte Basiseinheiten intern.
Wählen Sie aus 23 Längendefinitionen, einschließlich explizit markierter regionaler Maßnahmen. Flächenkonversionen quadrieren den Längenfaktor; geometrische Volumen würfeln ihn.
Regionale Maßnahmen sind nicht austauschbar, nur weil ihre Namen ähnlich aussehen. Dies ist eine dokumentierte Auswahl, nicht ein Anspruch auf jede historische Einheit.
NIST-Messtabellen · Japanische traditionelle Einheiten · Unterscheidungen zwischen Festland China und Hongkong
Hinweise zum Rechner
Kann ich eigene Werte eingeben?
Ja. Ersetzen Sie die Beispielwerte durch Ihre eigenen Eingaben. Ergebnis, Rechenschritte, Tabellen und gegebenenfalls Diagramme werden entsprechend aktualisiert. Bei leeren oder ungültigen Eingaben wird das Ergebnis gelöscht. Fehlende Angaben werden niemals unbemerkt durch Beispielwerte ersetzt.
Sind die Ergebnisse exakt?
Die Ergebnisse beruhen auf Gleitkommaarithmetik und werden für die Anzeige gerundet. Beachten Sie die Formel, die Annahmen und die gegebenenfalls angegebene Datengenauigkeit.
Werden meine Eingaben hochgeladen?
Die Berechnung erfolgt in Ihrem Browser. Ein Benutzerkonto, Datei-Uploads oder ein externer KI-Dienst sind nicht erforderlich. Beim Neuladen der Seite werden die Eingaben zurückgesetzt.
Konvertieren Sie Druck über SI und andere gemeinsame Einheiten. Unterscheiden Sie Absolut- und Messwerte mit einem Referenzdruck, den Sie eingeben, und vergleichen Sie beide in einer Einheitstabelle. Konvertieren Sie eine optionale Liste der Messwerte mit den gleichen Einheiten und Druckreferenz.
Finden Sie die Druckerhöhung mit Flüssigkeitstiefe, Absolutdruck und die inkrementelle Kraft auf einem horizontalen Pflaster. Halten Sie den Oberflächendruck getrennt vom Manometerdruck.
Berechnen Sie elastische Oberflächenscherspannung, Verdrehung und Dehnungsenergie für eine feste oder hohle Kreiswelle.
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