MIET1068 - Mechanical Design 2

Lectorial Questions

Notes for Questions 01

•  For thin walled shells assume the same failure criteria as AS1210 (Tresca)

•  Be aware of units, and be consistent!  (N, mm, MPa or N, m, Pa)

•  1bar = 105 Pa

Question 01-1

A thin-walled circular cylinder of internal diameter 10m is subjected to a maximum internal pressure of 50bar.  Determine its wall thickness, if ηC  = 0.8 and ηL  = 0.4.  Assume that the maximum permissible stress is 300MPa.

Question 01-2

Design a 120mm tank gun barrel to hold expanding gas pressure of 50MPa.  A high-quality 10Mn carbon steel is to be used for construction with a factor of safety of 2 .5 against any yielding in the cylinder and a factor of safety of 3 .2 against ultimate collapse.  The yield stress of the material is 520MPa.

Question 01-3

Design the wall thickness for an aircraft fuselage of internal diameter 6m,  subjected to  an internal pressure of 0.5bar. Assume that ηL  = 0.48, ηC  = 0.5 and σy  = 200MPa.

Question 01-4

Assuming that a submarine pressure hull of external diameter 12m, and wall thickness 5cm, can be designed using internal pressure theory, and neglecting failure due to buckling, determine its permissible diving depth for  a safety factor of 2.   Assume  that  the  density  of  seawater =  1020kg/m3 ,  g = 9.81m/s2 ,  ηL   = 0.48,  ηC   = 0.5 and the yield stress of the material of construction is 400MPa.