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 = Stress, displacement, and stability analysis of circular vacuum drying tank using finite element method

Abstract

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 < σᵧᵢₑₗ) 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.