This paper proposes design principles for a rectangular pressure vessel composed of six rectangular plates. These principles were compared with those of conventional pressure vessels. Modified formulas about calculating maximum stress at non-stiffened type rectangular pressure vessel including membrane force effects were illustrated by applying Levy’s method and the superposition method. Membrane force effects were included to enable more accurate solutions to be calculated. Simplified formulas for rectangular pressure were illustrated that can be applied for all dimensions and thicknesses by providing an overview of how stresses were distributed over a rectangular pressure vessel. Case studies are included to verify the formulas by comparing with FEM results. By providing an overview of the stress relations of a non-stiffened type pressure vessel, the design principle of a rectangular pressure vessel is understood as distinct from the conventional type. The membrane force effect studied in this research will be useful in the design of larger pressure vessels that require stiffeners.
본 논문에서는 6면의 평판으로 이루어진 박스 모양의 보강재가 없는 각형 압력 용기의 설계에 대하여 제안하였다. 기존의 원통형 압력 용기의 설계 원리와 비교하여, 평판으로 이루어진 압력 용기의 설계 원리에 대하여 접근하였고, 경계 조건에서 막 응력을 구하기 위한 식을 가정하여 각형 압력 용기에서 발생하는 최대 응력을 수식적으로 나타내었다. 제안한 수식으로 가능한 모든 형상과 두께의 각형 압력 용기에 대하여 발생하는 응력의 분포를 구할 수 있었다. 사례 연구를 통해 FEM 결과값과 비교하여 제안한 수식의 타당성을 검증하였고, 제안한 수식을 통하여 보강재가 없는 각형 압력 용기의 설계 원리 및 기존 원통형 압력 용기와의 차이점을 명확히 제시하였다. 이러한 막 응력에 대한 고려는 추후 고압을 견디기 위한 대형 박스형 압력용기를 설계하기 위한 보강재가 들어간 각형 압력 용기에 대해서 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.
