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球形封头和碟形封头的受力分析

球形封头和碟形封头的受力分析

蝶形封头和球形封头都是我们常见的两种封头形式,下面我们说下两者的受力情况。

首先我们说下蝶形封头,碟形封头边缘应力的大小和过渡区半径与球面半径的比值有关,比值越小,曲率边境突变的越厉害,边缘应力越大,当比值到极限即过渡区半径为0时,碟形封头就演变成球形封头与直筒体,此时边缘应力到最大值。所以碟形封头的过渡区就是为了降低边缘应力,而直边部分目的为了防止边缘应力作用在封头和筒体连接的焊缝上;锥体的主体局部在内压作用下,最大薄膜应力发生在大端。锥体和圆筒局部连接处,由于几何不连续性,曲率半径突变,因此该处会产生较大的横向推力,引起较大边缘应力,容易发生弯曲,故需加强。对小端,任何情况下加强段的厚度不得小于相连接的锥壳厚度,锥壳加强段长度应不小于圆筒加强段长度应不小于。

其次我们说下球形封头,球形封头在球面与圆筒连接处其曲率半径发生突变同时因两壳体无公切线而存在横向推力,所以发生相当大的不连续应力,因此这种封头一般只能用于压力不高的场所,且封头与筒体连接的角焊缝必需采用全焊透结构。对球形封头进行设计时,应注意与封头连接的圆筒厚度应不小于封头厚度,否则应在封头与圆筒间设置加强段过渡连接。圆筒加强段的厚度应与封头等厚,长度应不小于目的消减边缘应力。对大端轴向弯曲应力为主要控制因素,且属二次应力,所以应力强度控制在内;对小端,由于小端与圆筒连接处的应力状况主要为平均周向拉应力和平均径向压应力,属局部薄膜应力。