W oparciu o podstawowe zasady mechaniki sprężysto-plastycznej przeprowadzono analizę wytrzymałościową nowatorskiego zbiornika wysokociśnieniowego wyposażonego w cienki cylinder wewnętrzny i uzwojenie z płaskiej taśmy oraz zaproponowano kryteria projektowe. W warunkach pracy taśma stalowa poddawana jest naprężeniom rozciągającym zgodnym z kierunkiem nawijania, a także naprężeniom promieniowym wynikającym z połączonego działania wewnętrznego ciśnienia roboczego i naprężenia rozciągającego przed nawijaniem.
Warstwa uzwojenia naczynia poddawana jest działaniu ciśnienia wewnętrznego na jego promieniu wewnętrznym i ciśnienia zewnętrznego na promieniu zewnętrznym (co odpowiada zewnętrznej średnicy naczynia). Proces produkcyjny, obejmujący nawijanie taśm stalowych pod wstępnym naprężeniem, zmniejsza naprężenia w cienkim cylindrze wewnętrznym, zwiększając w ten sposób zdolność zbiornika do wytrzymywania ciśnienia wewnętrznego. Zoptymalizowana konstrukcja zapewnia „równą wytrzymałość”, co oznacza, że wraz ze wzrostem wewnętrznego ciśnienia roboczego zarówno warstwa uzwojenia, jak i cylinder wewnętrzny osiągają jednocześnie stan plastyczności.
Wzór na obliczenie ostatecznego wewnętrznego ciśnienia roboczego można wyprowadzić dla warunku, w którym zarówno cienki cylinder wewnętrzny, jak i warstwa uzwojenia uginają się jednocześnie. Projektowanie wymiarów promieniowych zbiornika pracującego w stanie plastyczności wymaga uwzględnienia wewnętrznego ciśnienia roboczego i wewnętrznej średnicy zbiornika, które są podyktowane wymaganiami procesu produkcyjnego. Naprężenie wstępne stosowane podczas nawijania taśmy można obliczyć na podstawie kryteriów plastyczności materiału, a siłę naprężenia wstępnego można kontrolować podczas rzeczywistej produkcji zgodnie z odpowiednimi wzorami.
Analizując konstrukcję wytrzymałościową zbiorników ciśnieniowych z taśmą zwijaną płasko zgodnie z normami ASME i biorąc pod uwagę specyficzne cechy metod projektowania określonych w normach wraz z nieodłącznymi właściwościami tych zbiorników, można sformułować zoptymalizowane podejście do projektowania.
Wyniki analizy teoretycznej wykazują ogólną zgodność z danymi eksperymentalnymi. Do zagadnień wymagających dalszych badań należy analiza oddziaływań tarcia pomiędzy cienkim cylindrem wewnętrznym a warstwą uzwojenia (a także pomiędzy warstwami uzwojenia) oraz wpływ tych oddziaływań na wytrzymałość konstrukcji.
Aby zapewnić bezpieczeństwo i niezawodność, naczynia zwijane z płaskim paskiem muszą zostać poddane próbie ciśnieniowej. Współczynnik ciśnienia próbnego λ zwykle ustala się na poziomie 1,15 w przypadku testów pneumatycznych lub 1,25 w przypadku testów hydrostatycznych. Opierając się na teorii projektowania niezawodności i biorąc pod uwagę granicę plastyczności i wytrzymałość na rozerwanie zbiornika, można przeanalizować związek pomiędzy współczynnikiem ciśnienia próbnego a współczynnikiem bezpieczeństwa. Standardowe współczynniki bezpieczeństwa są zwykle ustalane na poziomie większym lub równym 1,45 dla granicy plastyczności (ns) i większym lub równym 2,30 dla wytrzymałości na rozciąganie (nb).
