順杰企業(yè)管理咨詢有限公司

　　　在GB150的封頭設(shè)計中規(guī)定：K≤1的橢圓封頭的有效厚度，應不小于封頭內(nèi)徑的0.15%；K＞1的橢圓封頭的有效厚度，應不小于封頭內(nèi)徑的0.30%

　　　其中K為橢圓封頭的的形狀系數(shù)，

其值列于表7-1。

　　　　　　　　　　 表7-1  系數(shù)K值

橢圓形封頭計算厚度按下式：

　　上式中：對標準橢圓封頭（Di/2hi=2，0），K=1

7.2.2 受內(nèi)壓橢圓封頭的應力分布情況

　　設(shè)橢圓封頭的長半軸為a，即2a=D，短半軸為b，即曲面高hi=b，令k=a/b

如標準橢圓封頭k = a/b = 2，P為內(nèi)壓力，δ 為計算厚度。

橢圓封頭的經(jīng)向應力公式：

經(jīng)推導，經(jīng)向應力σ1的公式是：

…………①

式中：x是長軸上的點的坐標，由中點為0，至x=a，其應力變化情況是：

當x=0時，

  如k=2，則（在橢圓中心）

當 x=a 時，

（在與圓筒交接處）

　經(jīng)向應力在封頭受內(nèi)壓時均產(chǎn)生拉應力，并且由封頭的邊緣至中心，應力增大一倍。

　　內(nèi)壓下橢圓封頭的周向（環(huán)向應力）σ2 ：經(jīng)推導，計算環(huán)向應力σ2的公式是：

              - - - - - -②

x=0（在橢圓中心） 

　　當 k=2 （即標準橢圓封頭），

x=a （在與圓筒交接處），k=2 時，

此壓縮應力會影響封頭的局部穩(wěn)定。

在 x=0～x=a 的過程中，會出現(xiàn)σ2=0 的情況，經(jīng)推導得；

　　　　　 處，即 x=0.816a 處，σ2=0

    橢圓封頭內(nèi)壓下的環(huán)向應力，從中心到邊緣，逐步由正到零，隨后達到負和最大值。

7.2.3 受外壓（凸面受壓）的橢圓封頭

　　凸面受壓的標準橢圓封頭的厚度計算，采用球體受外壓的計算方法，如果封頭的外直徑是Do，則采用的當量球體的外半徑Ro，Ro=0.90Do進行計算；其它橢圓封頭，Ro=K1Do，K1與Do/2ho有關(guān)（ho=hi+δn，hi是封頭曲面深度），其關(guān)系見下表：

    Do/2ho

　　注：中間值用內(nèi)插法求得。

求到當量球外半徑Ro后，按受外壓球殼計算步驟計算。

7．3 碟形封頭

7.3.1受內(nèi)壓的碟形封頭與橢圓封頭一樣存在邊緣穩(wěn)定問題，故應考慮最小有效厚度。最小有效厚度與碟形封頭形狀系數(shù)M有關(guān)，當M≤1.34時，封頭有效厚度δe≥0.15%Di；M＞1.3時，δe≥0.3%Di。

  受內(nèi)壓碟形封頭的計算壁厚δ按下式計算：

  ————————————————————————————————③

式中：Ri為碟形封頭的球面部分的內(nèi)半徑；

　　　，

　　　r為碟形封頭過渡段轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑。

　　　M值與Ri/r的關(guān)系見下表：

如令 則

因為      故

　　在封頭標準JB/T4746中，M=KC 

　　　　　DHA型  Ri=1.0Di  r=0.15Di Kc=1.395

                  DHB型  Ri=1.0Di  r=0.1Di  Kc=1.54

　　可見碟形封頭的計算厚度為標準橢圓形封頭計算厚度的1.395～1.54倍。

7.3.2 受外壓碟形封頭的計算 

    令Ro為碟形封頭的球面部分的外半徑，Ro=Ri+δn，并按第6章外壓球體進行計算。

7．4 球冠形封頭

    要求與球冠形封頭連接的圓筒厚度不得小于封頭的厚度δ；連接處兩側(cè)加強的最短長度L應為 ，封頭和筒體連接的焊縫應為T形全焊透的結(jié)構(gòu)的焊縫。加固是為避免應力集中破壞。

7.4.1 受內(nèi)壓（凹面受壓）

                Q—系數(shù)， Q-是封頭厚度相對于筒體厚度的倍數(shù)。Q的大小與Ri/Di及Pc/，Ri為球冠形封頭球面部分內(nèi)半徑，Q值可查GB150的圖7-5

7.4.2受外壓（凸面受壓）

    按球冠受內(nèi)壓公式和第6章外壓計算方法進行計算后取大者。

7.4.3  兩側(cè)受壓 

    1)如不能保證兩側(cè)同時作用，則按分別按下列兩種情況計算后取大者。

a) 只考慮封頭凹面?zhèn)仁軌簳r，封頭計算厚度按7.4.1公式計算，Q查GB150圖7-6。

b) 只考慮封頭凸面?zhèn)仁軌簳r，封頭計算厚度按7.4.1公式計算，Q查GB150圖7-7。 但同時應能滿足受外壓的厚度要求。。