薄壁圆筒纵向应力计算器

σ_l = p·r / (2t)

Longitudinal Stress

📐 计算公式
薄壁圆筒纵向应力:σ_l = p·r ÷ (2t)(MPa,p 内压 Pa、r 半径 m、t 壁厚 m);环向应力 σ_h = p·r ÷ t,纵向恒为环向的一半(比值 0.5)。校验:p、r、t 三项必填守卫,t 作为分母不得为 0。判据:无固定分级,两应力均随内压与半径线性增长、随壁厚反比减小,封头约束使纵向减半。

输入内压 p、半径 r、壁厚 t,求纵向应力。

Formula & Standard References

Item Formula / Note Source / Standard
Longitudinal stress For a thin-walled cylinder, sigma_L = p · r / (2 · t), with p internal pressure, r radius, t thickness GB 150.1-2011, Pressure vessels - Part 1: General requirements
Hoop stress Hoop stress sigma_theta = p · r / t, twice the longitudinal stress Timoshenko SP, Strength of Materials: Advanced Theory and Problems
Force balance derivation From p · pi · r^2 = sigma_L · 2 · pi · r · t the longitudinal stress follows directly Timoshenko SP, Strength of Materials
Thin-wall condition The wall thickness is generally required not to exceed one tenth of the radius GB 150.1-2011, Pressure vessels - Part 1: General requirements
📌 计算说明
  • σ_l = σ_h/2。
  • 同上例 → 50 MPa。

📚 深度解析:圆筒纵向应力

💡 常见使用场景

同前圆筒
p=2 MPa, r=0.5 m, t=0.01 m:σl=pr/(2t)=2e6×0.5/(2×0.01)=5.0×10⁷ Pa=50 MPa。
与环向对比
σl=50 MPa 恰为环向应力 100 MPa 的一半。

❓ 常见问题(FAQ)

为何是环向的一半?
纵向由封头平衡全截面压力,环向由单位长度两侧拉力平衡,几何上差 2 倍。
轴向还有其它力吗?
若有轴向荷载或温差,需与内压纵向应力叠加。