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橢圓封頭的構成與計算公式

2013-10-01 09:00:35

橢圓形封頭是半橢球和高度為h的短圓筒(通稱直邊)兩部分構成,直邊的作用是為了封頭的制造質量和避免筒體與封頭間的環向焊縫受邊緣應力作用。 

  由本章節可知,雖然橢圓形封頭各點曲率半徑不一樣,但變化是連續的,受內壓時,薄膜應力分布沒有突變。
  接下來分受內壓和受外壓兩種情形來了解橢圓形封頭。
  ㈠ 受內壓的橢圓形封頭 
  受內壓的橢圓形封頭的計算厚度按下式確定:
    (4-30)
式中 K-橢圓形封頭形狀系數,由式(4-31)計算。其它符號意義見圖4-23(a)所示
         (4-31)
長短軸之比值為2的橢圓形封頭稱為標準橢圓形封頭,此時K=1。它的壁厚計算公式:
         (4-32)
當封頭是由整塊鋼板沖壓時,f值取為1。比較式(4-32)與筒體設計壁厚計算公式(4-12),如果忽略分母上的微小差異,兩個公式一樣,因此,大多數橢圓形封頭壁厚取為與筒體相同,或是比筒體稍厚。另外,在設計橢圓形封頭時,還應封頭的   壁厚de滿足:對標準橢圓形封頭不小于封頭內直徑的0.15%。 
橢圓形封頭的大允許工作壓力按下式計算:
          (4-33)
㈡ 受外壓(凸面受壓)的橢圓形封頭 
  受外壓的橢圓形封頭的厚度設計,計算步驟如下: 
  a. 假設dn,計算de=dn一C,算出R0/de。其中R0為橢圓形封頭的當量球殼外半徑,R0=K1D0。K1一由橢圓形長短軸比值決定的系數,標準橢圓形封頭K1=0.9。
  b. 計算系數 
  c. 根據所用材料,從A-B的關系圖中選出適用的一張,在該圖下方找到A值所在點。
    若A值落在該設計溫度下材料溫度曲線的右方,則由此點向上引垂線與設計溫度下的材料線相交(遇中間溫度值用內插法),再通過此交點向右引水平線,即可由右邊讀出B值,并按下式計算許用外壓力[p]:
                (4-34)
若A值處于該設計溫度下材料曲線的左方,則用式(4-35)計算許用外壓力[p]: 
              (4-35)
d.比較許用外壓[p]與設計外壓p。 
若p≤[p],假設的壁厚dn可用,若小得過多,可將dn適當減小,重復上述計算; 

若p>[p],需增大初設的dn ,重復上述計算,直至使[p]>p且接近p為止 

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