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薄肉円筒殻の内・外圧実験装置

薄肉円筒殻の内・外圧実験装置

薄肉円筒殻の内・外圧実験装置

日本大学生産工学部  邉 吾一 教授考案

航空機およびロケットの胴体構造は、軽量性を追及するため、円筒殻半径の大きさに比べて厚さが1/100以下の薄肉構造となっています。
本機は、以下の実験が可能で、薄肉円筒殻の理論を学ぶことができます。


1. 薄肉円筒殻に内圧が作用した場合の、圧力と軸および周方向の平面応力成分の関係を明らかにします。

2. 薄肉円筒殻が破壊するまで内圧を負荷することで、その時の応力と薄肉円筒殻に用いられている材料強度の関係を考察します。

3. 薄肉円筒殻に外圧を負荷した場合、構造不安定現象の座屈破壊が生じることを確認し、内圧と外圧負荷の違いを実験的に明らかにします。

4. 2次元フックの法則を用いて、円筒殻の半径および周方向の応力成分からひずみ成分を求め、理論および解析結果の比較検討を行います。

【 実験例 】

1. 薄肉円筒殻(缶ビールなどの空き缶)が破壊するまで内圧を負荷し、その時の応力を内圧値から求める。

2. 薄肉円筒殻の軸と周方向のひずみを測定する。

3. 薄肉円筒殻の内圧による破壊圧力から円筒殻の引張強度を求め、用いられている材料の強さと比較検討する。

4. 薄肉円筒殻に外圧を負荷した場合、構造不安定現象の座屈破壊が生じることを確認し、内圧と外圧負荷の違いによる円筒殻の強さを実験的に明らかにする。

5. 薄肉円筒殻のヤング率とポアソン比および2次元フックの法則から求めた計算値と比較検討を行う。

薄肉円筒殻の内・外圧実験装置の仕様

内圧 : アルミ(スチール)缶 350 cc 
1本掛け : 水圧ポンプ(電動)~5 MPa レギュレータ、圧力計付き
外圧 : アルミ缶 350 cc
1本掛け : 真空ポンプ(電動)レギュレータ、圧力計付き