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내압을 받는 압력용기는 여러 가지의 형태와 목적을 가지고 사용되어 지고 있다. 일부 압력용기는 반복적이고 고압을 받는 두꺼운 실린더 형이고 압력용기의 설계 및 가공 과정은 활발히 연구되어 지고 있다. 그럼에도 불구하고 압력용기의 파손사고는 많은 재산피해와 인명피해를 일으킨다. 그렇기 때문에 압력용기의 안전한 설계가 반드시 필요하고 이를 위해 응력분포와 피로해석이 필요로 한다. 실제 실험은 시간과 비용이 많이 발생하므로 유한요소법을 이용하여 유사한 값을 도출 할 수 있다.
본 연구에서는 ASME 규격집에 나온 설계를 바탕으로 내압을 받는 압력용기를 설계하였고 ...

내압을 받는 압력용기는 여러 가지의 형태와 목적을 가지고 사용되어 지고 있다. 일부 압력용기는 반복적이고 고압을 받는 두꺼운 실린더 형이고 압력용기의 설계 및 가공 과정은 활발히 연구되어 지고 있다. 그럼에도 불구하고 압력용기의 파손사고는 많은 재산피해와 인명피해를 일으킨다. 그렇기 때문에 압력용기의 안전한 설계가 반드시 필요하고 이를 위해 응력분포와 피로해석이 필요로 한다. 실제 실험은 시간과 비용이 많이 발생하므로 유한요소법을 이용하여 유사한 값을 도출 할 수 있다.
본 연구에서는 ASME 규격집에 나온 설계를 바탕으로 내압을 받는 압력용기를 설계하였고 유한요소 해석 소프트웨어인 ANSYS Workbench를 이용하여 응력해석 및 피로해석을 실시하여 유한요소해석 결과를 바탕으로 피로수명을 예측하였다. 이에 너클 부분의 응력집중을 관찰할 수 있었고 이 부분의 굽힘에 의한 인장응력이 발생하는 결과가 나왔다. 피로 해석에서도 너클 부분은 가장 먼저 피로에 의한 파괴가 나타나는 것을 예측 할 수 있었다. 본 연구를 토대로 추가 연구를 진행 한다면 신형 타입의 압력용기의 효율적인 설계와 제작을 할 수 있을 것으로 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

Pressure vessels subjected to internal pressure are used in various forms and purposes. Some pressure vessels are thick cylinder type subjected repetitive and high pressure. The design and processing of pressure vessels has been actively studied. Nevertheless, the damage of the pressure vessel cause...

Pressure vessels subjected to internal pressure are used in various forms and purposes. Some pressure vessels are thick cylinder type subjected repetitive and high pressure. The design and processing of pressure vessels has been actively studied. Nevertheless, the damage of the pressure vessel causes many property damage and loss of life. Therefore, the safe design of the pressure vessel is indispensable and stress distribution and fatigue analysis are required. Because the experiments need many time and cost, similar values can be derived using the finite element method.
In this study, we designed a pressure vessel with internal pressure based on the design in the ASME standard. Stress analysis and fatigue analysis were performed using ANSYS Workbench, a finite element analysis software. The fatigue life is predicted based on the finite element analysis results. The stress concentration was observed at knuckle. And a tensile stress due to the bending of this portion is generated. In the fatigue analysis, it was predicted that the knuckle part was firstly broken by fatigue. Based on this study, it is expected to be able to design and manufacture new types of pressure vessels efficiently if further research is carried out.