PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG VÀ ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA BỒN SẤY CHÂN KHÔNG TIẾT DIỆN TRÒN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

Tóm tắt

Nghiên cứu này trình bày việc phân tích độ bền và độ ổn định kết cấu của bồn sấy chân không tiết diện tròn chịu áp suất ngoài thông qua phương pháp mô phỏng số (FEA). Đối tượng nghiên cứu là thân bồn hình trụ đường kính 990 mm, dài 1500 mm, chế tạo từ thép SS400. Ba phương án chiều dày vỏ (3mm, 5mm, 8mm) được khảo sát dưới tải trọng chênh lệch áp suất 74 cmHg. Kết quả mô phỏng trên phần mềm COMSOL Multiphysics cho thấy, mặc dù tất cả các phương án đều thỏa mãn điều kiện bền dẻo theo tiêu chuẩn Von Mises (σmax < σyield), nhưng phương án vỏ mỏng 3mm tiềm ẩn nguy cơ mất ổn định (buckling) cao với hệ số tải trọng tới hạn thấp (λ ≈ 3.56). Phân tích tổng hợp dựa trên cả ba tiêu chí: ứng suất, chuyển vị và ổn định đã xác định chiều dày 5mm là lựa chọn tối ưu, đảm bảo an toàn kỹ thuật với hệ số ổn định λ ≈ 9.86 mà vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế.

Title

STRESS, DISPLACEMENT, AND STABILITY ANALYSIS OF CIRCULAR VACUUM DRYING TANK USING FINITE ELEMENT METHOD

Abstract

This study presents a structural strength and stability analysis of a circular cross-section vacuum drying tank subjected to external pressure using Finite Element Analysis (FEA). The subject of the study is a cylindrical shell with a diameter of 990 mm and a length of 1500 mm, made of SS400 steel. Three shell thickness scenarios (3mm, 5mm, 8mm) were investigated under a pressure differential load of 74 cmHg. Simulation results using COMSOL Multiphysics software indicate that while all scenarios satisfy the ductile strength condition according to the Von Mises criterion (σmax < σyield), the 3mm thin shell option poses a high risk of buckling instability with a low critical load factor (λ ≈ 3.56). A comprehensive analysis based on three criteria: stress, displacement, and stability identified the 5mm thickness as the optimal choice, ensuring technical safety with a stability factor of λ ≈ 9.86 while maintaining economic efficiency.