LQ封头人孔利群：标准椭圆封头厚度计算及稳定性 (133P)

标准椭圆封头厚度计算及稳定性

封头人孔/利群

椭圆形封头的形状系数K：是指封头上的最大应力与对接圆筒的环向薄膜应力的比值。这样封头的计算厚度即为对接圆筒厚度的K倍，又圆筒厚度为等径球壳厚度的2倍，故椭圆形封头厚度：

    δ=Kδ圆筒≈Kδ球壳＝2K•Pc•Di/（4[σ]t`•φ-Pc）=K•Pc•Di/（2[σ]t`•φ-0.5Pc）

其中K随a/b的变化而变化，可用近似函数表达式来表述：

    K＝[2+（a•a）/（b•b）]/6＝[2+（Di•Di）/（2hi•2hi）]/6

压力作用下的稳定性

1.内压作用下的稳定

对于a/b>1.414的椭圆形封头在内压作用下都会在封头底边产生周向压缩应力，为此存在失稳可能，为方便工程应用，GB15规定了封头最小有效厚度来保证椭圆形封头在内压作用下的稳定性：对a/b≤2（K≤1）的封头 ，最小有效厚度应不小于0.15％Di；对a/b>2且≤2.6（K>1）的封头，则不小于0.3％Di.

2.外压作用下的稳定

椭圆形封头在外压作用的变形特征与内压相反，使封头长轴伸长，短轴变短，称为“趋扁”。长轴伸长使过渡区的圆周直径增大，周长伸长 ，在周向产生拉伸应力，为此不存在周向失稳的问题。因此椭圆形封头在外压作用下不必校核其过渡区的稳定。但对于封头中心的“球面”部分，会产生周向和径向的压缩应力，为此存在失稳问题。为此椭圆形封头外压失稳是针对其球面部分进行的，按等厚当量球壳进行计算。封头的当量外半径Ro＝K1•Do,其K1为当量半径系数，依a/b按GB150查取。

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