內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì).ppt

第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算,一、引言 二、圓筒和球殼的設(shè)計(jì)計(jì)算 三、設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定 四、壓力試驗(yàn) 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算,一、引言,(一)設(shè)計(jì)內(nèi)容 根據(jù)工藝條件和要求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算與密封設(shè)計(jì)。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：滿足工藝、制造、檢驗(yàn)、使用和維修等要求，設(shè)計(jì)適用、合理、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式； 設(shè)計(jì)計(jì)算：通過(guò)強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算，確定結(jié)構(gòu)尺寸，選擇合適的材料，以確保容器安全可靠地運(yùn)行； 密封設(shè)計(jì)：選用或設(shè)計(jì)合理的密封結(jié)構(gòu)及適宜的密封材料。,(二)設(shè)計(jì)方法常規(guī)設(shè)計(jì) 按GB150 進(jìn)行設(shè)計(jì)。該標(biāo)準(zhǔn)采用彈性失效準(zhǔn)則，并限制殼體中的基本(薄膜)應(yīng)力不超過(guò)材料的 。而對(duì)由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)引起的邊緣應(yīng)力，以應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)引入壁厚公式，或在結(jié)構(gòu)上加以限制，或在材料選擇、制造工藝等方面給以不同要求。,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、引言,(三)強(qiáng)度理論,根據(jù)材力，對(duì)于金屬材料宜采用第三、第四強(qiáng)度理論，但第一強(qiáng)度理論在容器設(shè)計(jì)歷史上使用最早，具有成熟的經(jīng)驗(yàn)，而且由于強(qiáng)度條件不同而引起的誤差已考慮在安全系數(shù)內(nèi)，所以至今壓力容器常規(guī)設(shè)計(jì)仍采用第一強(qiáng)度理論，即,注： 為構(gòu)件危險(xiǎn)點(diǎn)上的主應(yīng)力，且 。,工藝條件與用戶基本要求 分析工藝條件，確定設(shè)計(jì)參數(shù) 選擇合適的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算 確定構(gòu)件尺寸和材料 繪制施工圖并提出有關(guān)技術(shù)要求,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、引言,(四)壓力容器設(shè)計(jì)的基本步驟,(一)圓筒,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算,二、圓筒和球殼,由于工程中一般以內(nèi)徑Di表示，即2R= Di + t；同時(shí)考慮到焊接接頭對(duì)材料強(qiáng)度的削弱，引入系數(shù) ，故：,由第一節(jié)可知，在內(nèi)壓p 作用下，筒體中的薄膜應(yīng)力為：,顯然， ，按第一強(qiáng)度理論可得：,(c),解出t，并以pcp,(一)圓筒,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 二、圓筒和球殼,其次，考慮介質(zhì)或大氣腐蝕，t應(yīng)增加一腐蝕裕量，即：,式中 t 計(jì)算厚度，mm； pc 計(jì)算壓力，MPa； Di 圓筒內(nèi)直徑，mm； 焊接接頭系數(shù)， ； 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa。,(c),式中 td 設(shè)計(jì)厚度，mm； C2 腐蝕裕量，mm。,(2-91),當(dāng)tn已知時(shí)，相應(yīng)的應(yīng)力校核公式為：,(一)圓筒,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 二、圓筒和球殼,考慮鋼板厚度負(fù)偏差C1，并向上圓整至規(guī)格厚度，即得：,(2-92),式中 校核溫度下筒壁中的計(jì)算應(yīng)力； 。 te 有效厚度， ； C 厚度附加量，C=C1+C2。,式中 tn 名義厚度（圖紙上標(biāo)注尺寸）； 。 C1 鋼板厚度負(fù)偏差。,容器設(shè)計(jì)各厚度之間的關(guān)系與定義,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 二、圓筒和球殼,計(jì)算厚度為單純滿足機(jī)械強(qiáng)度所需的基本厚度； 設(shè)計(jì)厚度為在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)滿足強(qiáng)度和均勻腐蝕所需的厚度； 名義厚度為容器設(shè)計(jì)圖樣中標(biāo)注的厚度； 有效厚度為實(shí)際用于承受應(yīng)力載荷的厚度。,注：對(duì)于沖壓封頭和熱卷筒體，制造廠應(yīng)保證成品的實(shí)際厚度tn-C1。,球殼在均勻內(nèi)壓p作用下，器壁中的薄膜應(yīng)力為：,(二)球殼,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 二、圓筒和球殼,按照第一強(qiáng)度理論，應(yīng)有：,同理可得，球殼的計(jì)算厚度公式為：,相應(yīng)的應(yīng)力校核公式為：,(2-93),(2-94),ppc，解出t,(一)設(shè)計(jì)壓力、計(jì)算壓力和設(shè)計(jì)溫度,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算,三、設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定,設(shè)計(jì)壓力pd 為設(shè)定的容器頂部最高壓力，與設(shè)計(jì)溫度一起作為容器的設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力pw。pw是指在正常操作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高表壓力。 確定設(shè)計(jì)壓力時(shí)，應(yīng)考慮以下因素： 容器上裝有安全閥時(shí)，一般可取pd=1.051.10 pw；裝有爆破片時(shí)，pd爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力+制造范圍上限。 對(duì)于盛裝液化氣體的容器，在規(guī)定的充裝系數(shù)范圍內(nèi)，應(yīng)根據(jù)工作條件下可能達(dá)到的最高器壁溫度確定。 計(jì)算壓力pc 在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定殼體厚度的壓力， pc= pd+危險(xiǎn)點(diǎn)處的液柱靜壓(當(dāng)5%pd時(shí)可忽略不計(jì))。,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 三、設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定,設(shè)計(jì)溫度Td 系指容器在正常操作情況下設(shè)定的受壓元件的金屬溫度(沿厚度的平均值)，其值不得低于元件可能達(dá)到的最高溫度，或在 0以下時(shí)，不得高于元件可能達(dá)到的最低溫度。 受壓元件的金屬溫度可通過(guò)實(shí)測(cè)或由傳熱計(jì)算求得，或根據(jù)操作介質(zhì)溫度并結(jié)合外部條件確定。,是指對(duì)接焊接接頭強(qiáng)度與母材強(qiáng)度之比。用以反映由于焊接材料、焊接缺陷和殘余應(yīng)力等因素使焊接接頭強(qiáng)度被削弱的程度，其值應(yīng)根據(jù)焊縫形式及無(wú)損檢測(cè)要求確定(見表2-4)。,(二)焊接接頭系數(shù),(三)厚度附加量（C=C1+C2）,鋼板或鋼管的厚度負(fù)偏差C1 按相應(yīng)鋼板或鋼管標(biāo)準(zhǔn)選取(見表2-4,5)。 但當(dāng)C10.25mm且名義厚度的6%時(shí)，可取C1=0。 腐蝕裕度C2 按介質(zhì)對(duì)鋼材的腐蝕速率(相對(duì)均勻腐蝕而言)和容器的設(shè)計(jì)壽命確定，即： C2=腐蝕速率(mm/a)設(shè)計(jì)壽命(a) 一般，實(shí)際中介質(zhì)腐蝕速率的確定是很困難的，因此腐蝕裕度可按相應(yīng)行業(yè)規(guī)定選取或根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。 通常，對(duì)碳素鋼和低合金鋼，在無(wú)特殊腐蝕情況下，C2不小于1mm；對(duì)不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)的腐蝕性極少時(shí)，可取C2=0。,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 三、設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 三、設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定,(四)許用應(yīng)力和安全系數(shù),許用應(yīng)力 是容器殼體等受壓元件的材料許用強(qiáng)度，取材料在設(shè)計(jì)溫度下的強(qiáng)度指標(biāo)(強(qiáng)度極限 、屈服點(diǎn) 、持久強(qiáng)度 和蠕變極限 )與相應(yīng)的安全系數(shù)之比，并取最小值，即：,原因：按彈性失效準(zhǔn)則，許用應(yīng)力的確定應(yīng)以屈服點(diǎn)為基準(zhǔn)；為防止塑性斷裂失效，則應(yīng)以強(qiáng)度極限為基準(zhǔn)；在高溫下(碳鋼和低合金鋼420，鉻鉬鋼450，不銹鋼550)，考慮蠕變失效時(shí)，還需以持久強(qiáng)度和蠕變極限為基準(zhǔn)。,注意：腐蝕裕量只對(duì)防止均勻腐蝕有意義，而對(duì)局部腐蝕效果甚微。因此對(duì)防止局部腐蝕，重在選材和有效的防腐處理。,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 三、設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定,安全系數(shù) 受操作工況、材料、制造質(zhì)量和設(shè)計(jì)方法等因素的影響。安全系數(shù)過(guò)大，會(huì)使元件過(guò)分笨重而浪費(fèi)材料，反之會(huì)使元件過(guò)于單薄而破損，因此合理選擇安全系數(shù)是關(guān)系設(shè)計(jì)是否先進(jìn)、可靠的問(wèn)題。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： 對(duì)碳素鋼、低合金和高合金鋼（除螺栓材料外） nb2.7，ns=nts1.5，nD1.5，nn1.0,壓力容器常用鋼板、鋼管、鍛件和螺栓材料在不同溫度下的許用應(yīng)力，GB150 中已列出(見教材附錄)，可直接選用。 復(fù)合鋼板的 ，如需計(jì)入覆層強(qiáng)度，可按下式計(jì)算：,式中 下標(biāo)“1”和“2”分別表示覆層和基層材料的厚度和設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力。,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 三、設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定,(五)最小厚度tmin,對(duì)于壓力較低的容器，按強(qiáng)度公式計(jì)算出來(lái)的厚度很薄，易因剛度不足而引起過(guò)大的彈性變形，不能滿足制造、運(yùn)輸和安裝的要求。因此必須限定一個(gè)最小厚度以滿足剛度要求。 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，殼體加工成形后不包括腐蝕裕量C2的最小厚度tmin按下述方法確定： a. 對(duì)于碳鋼和低合金鋼容器， 3mm； b. 對(duì)高合金鋼容器， 2mm。,(一)試驗(yàn)內(nèi)容 包括耐壓試驗(yàn)和泄漏(氣密性)試驗(yàn) (二)試驗(yàn)?zāi)康?耐壓試驗(yàn)：檢查容器在超工作壓力下的宏觀強(qiáng)度，包括檢查材料的缺陷、容器各部分的變形，焊接接管的強(qiáng)度和容器法蘭連接的泄漏檢查。通常包括液壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)。 泄漏試驗(yàn)：對(duì)密封性要求非常高的重要容器，如介質(zhì)毒性為極度或高度危害的容器，或不允許有微量泄漏的容器，應(yīng)在耐壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行泄漏檢查。,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算,四、壓力試驗(yàn),第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 四、壓力試驗(yàn),(三)耐壓試驗(yàn) 由于耐壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力要比設(shè)計(jì)壓力高，所以應(yīng)考慮到在試驗(yàn)時(shí)容器有破裂的可能性。由于相同體積、壓力的氣體爆炸時(shí)所釋放出的能量要比液體大得多，為減輕容器在試驗(yàn)時(shí)破裂所造成的危害，所以通常試驗(yàn)介質(zhì)選用液體。 因?yàn)樗膩?lái)源和使用都比較方便，又具有作耐壓試驗(yàn)所需的各種性能，所以液壓試驗(yàn)的介質(zhì)一般是水。必要時(shí)也可采用不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)的其它液體，但試驗(yàn)時(shí)液體的溫度應(yīng)低于其閃點(diǎn)或沸點(diǎn)。 為避免發(fā)生低溫脆性破壞，對(duì)于碳素鋼、Q345R(16MnR)和Q370R(15MnNbR)鋼容器，液體溫度5，氣體溫度 15；其它低合金鋼容器，15。如果因?yàn)榘搴裨斐蔁o(wú)延性轉(zhuǎn)變溫度(NDT)升高，則需相應(yīng)提高試驗(yàn)介質(zhì)溫度。,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 四、壓力試驗(yàn),對(duì)于奧氏體不銹鋼，為防止氯離子(Cl-)腐蝕，試驗(yàn)用水應(yīng)當(dāng)控制Cl-25ppm（質(zhì)量）。,液壓試驗(yàn)壓力：,(2-95),式中：pT 試驗(yàn)壓力，試驗(yàn)時(shí)容器頂部的表壓力，MPa； pd 設(shè)計(jì)壓力，MPa； 試驗(yàn)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa； 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa。,立式容器臥置試壓時(shí)，試驗(yàn)壓力應(yīng)為立置時(shí)試驗(yàn)壓力加上液柱靜壓力。,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 四、壓力試驗(yàn),液壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使容器充滿液體，外表面應(yīng)保持干燥。容器充滿液體后，待壁溫大致與試驗(yàn)介質(zhì)溫度相等時(shí)，緩慢升壓到規(guī)定試驗(yàn)壓力，穩(wěn)壓30 min，然后將壓力降低到設(shè)計(jì)壓力，保持30 min，以檢查有無(wú)損壞，有無(wú)宏觀變形，有無(wú)泄漏及微量滲透。 水壓試驗(yàn)后應(yīng)及時(shí)排水，并用壓縮空氣或其它惰性氣體將容器內(nèi)表面吹干。,不宜做液壓試驗(yàn)的容器，如不允許殘留微量液體或由于結(jié)構(gòu)原因不能充滿液體的容器，可用潔凈的干空氣、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w代替液體進(jìn)行試驗(yàn)。氣壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力：,(2-96),第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 四、壓力試驗(yàn),耐壓試驗(yàn)時(shí)，還需按下式校核筒體的應(yīng)力：,(2-97),液壓試驗(yàn) 氣壓試驗(yàn),(四)泄漏試驗(yàn) 泄漏試驗(yàn)包括氣密性試驗(yàn)、煤油滲漏試驗(yàn)、氨檢漏試驗(yàn)和鹵素檢漏等。 泄漏試驗(yàn)應(yīng)在耐壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行。 氣密性試驗(yàn)的壓力等于設(shè)計(jì)壓力。,注意：式中pT也應(yīng)包括危險(xiǎn)點(diǎn)處的液柱靜壓力。,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算,五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,(一)封頭的種類,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,容器封頭包括：凸形封頭(半球形、碟形、橢圓形、球冠形)、錐形封頭(無(wú)折邊和折邊)和平蓋。,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,(1)半球形封頭 為半個(gè)球殼。從受力來(lái)看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)。但整體沖壓困難，加工工作量大。,(二)封頭的結(jié)構(gòu)特性,(2)碟形封頭 由球面、過(guò)渡段和直邊段三部分組成。成型加工方便，但在三部分的連接處，由于經(jīng)線曲率發(fā)生突變，受力狀況不佳。,直邊段的作用：使封頭與筒體的連接處避開曲率突變部位，以改善焊縫受力。,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,(二)封頭的結(jié)構(gòu)特性,(2)碟形封頭,圖為一內(nèi)壓薄壁碟形封頭外壁上的總應(yīng)力理論值與實(shí)測(cè)結(jié)果。,可見，在過(guò)渡段存在很大的彎曲應(yīng)力。,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,(3)橢圓形封頭 由半個(gè)橢球殼和直邊段組成。由于橢圓部分經(jīng)線曲率平滑連續(xù)，故封頭中的應(yīng)力分布較均勻。結(jié)構(gòu)特性介于半球形與碟形封頭之間。,(二)封頭的結(jié)構(gòu)特性,(4)球冠形封頭 為與圓柱殼直接連接的部分球面。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但在與圓筒連接處，由于無(wú)公切線存在相當(dāng)大的邊緣應(yīng)力。故只能用于壓力不高的場(chǎng)合。,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,(二)封頭的結(jié)構(gòu)特性,分無(wú)折邊和折邊兩種，如圖所示。其特點(diǎn)是對(duì)于懸浮或黏稠液體和固體顆粒物料的排泄以及不同直徑圓筒的過(guò)渡是理想的結(jié)構(gòu)，且在厚度較薄時(shí)，制造也較方便。但受力并不理想，無(wú)折邊錐形封頭-圓筒連接時(shí)的受力與球冠-圓筒連接類同；折邊錐形封頭則與蝶形封頭類同。 因此，錐形封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：,(5)錐形封頭,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,(二)封頭的結(jié)構(gòu)特性,ri,Di,tr,tr,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,(6)平蓋 平蓋是封頭中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，制造最容易的一種封頭。從前述圓板的應(yīng)力分析可知，因其僅受彎曲應(yīng)力，與等徑的殼體相比，在同一壓力下，平蓋的厚度會(huì)很厚，材料耗費(fèi)大、且十分笨重。,(二)封頭的結(jié)構(gòu)特性,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,(二)封頭的結(jié)構(gòu)特性,綜上所述，從受力情況來(lái)看(從優(yōu)到劣)： 半球形橢圓形碟形錐形球冠平蓋 從制造難易程度來(lái)看(從易到難)： 平蓋球冠錐形碟形橢圓形半球形 就使用而言：中低壓容器大多采用橢圓形封頭；常壓或直徑不大的高壓容器常用平蓋；半球形封頭一般用于低壓或高壓情況；錐形封頭則多用于壓力不高的變徑設(shè)備或要求便于物料排泄的設(shè)備；球冠形封頭常用作容器中兩獨(dú)立受壓室的中間封頭。,各種封頭結(jié)構(gòu)特性的比較,(1)半球形封頭,(三)設(shè)計(jì)計(jì)算公式,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,(2-99),內(nèi)壓半球形封頭的計(jì)算厚度可用球殼的公式(2-93)計(jì)算，即,式中 Di 半球形封頭的內(nèi)直徑，mm。,1.凸形封頭,(三)設(shè)計(jì)計(jì)算公式,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,(2)橢圓形封頭,按橢圓形封頭與圓筒連接時(shí)的邊緣分析結(jié)果，封頭的最大總應(yīng)力與圓筒周向膜應(yīng)力之比可表示為(R/h)的函數(shù)，如圖中點(diǎn)劃線所示。,可見，封頭中的最大總應(yīng)力的位置和大小隨(R/h)的變化而改變，在R/h= 1.02.5范圍內(nèi)，可用下式近似表示：,(2-99),K應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)或橢圓形封頭形狀系數(shù)。,(三)設(shè)計(jì)計(jì)算公式,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,(2-99),由于,故橢圓形封頭的計(jì)算壁厚可由半球形封頭公式乘以2K得到：,半球形封頭的公式,(三)設(shè)計(jì)計(jì)算公式,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭(Di/2hi=2)，K=1，則,(2-100),另外，由薄膜分析可知， 的橢圓形封頭在內(nèi)壓下赤道附近周向受壓。為防止周向失穩(wěn)，GB150規(guī)定：,當(dāng)Di/2hi2時(shí)，封頭的有效厚度te0.15%Di； 當(dāng)Di/2hi2時(shí)，封頭的有效厚度te0.30%Di。,(三)設(shè)計(jì)計(jì)算公式,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,(3)碟形封頭,以試驗(yàn)為依據(jù)，把過(guò)渡段的最大總應(yīng)力與球面的薄膜應(yīng)力之比M視為ri/Ri的函數(shù)，如圖中實(shí)線所示，表達(dá)式為：,(2-101),半球形封頭的公式,(2-102),碟形封頭的公式,于是，將半球形封頭乘以M，并將Di2Ri，即得：,(三)設(shè)計(jì)計(jì)算公式,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,(3)碟形封頭,(2-102),由于碟形封頭的強(qiáng)度與ri/Ri有關(guān)，所以ri不宜太小、Ri不宜太大。GB150規(guī)定：ri0.01Di，且3tn；RiDi 。,式中 M 應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)或碟形封頭形狀 系數(shù)； Ri 碟形封頭球面部分內(nèi)半徑，mm。,對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭：ri=0.17Di，Ri=0.9Di 。,(三)設(shè)計(jì)計(jì)算公式,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,2.錐形封頭,(1)無(wú)折邊,與筒體連接時(shí)，由于無(wú)公切線，連接邊緣存在很大的邊緣應(yīng)力，因此需先按圖2-41判斷連接邊部位是否需要加強(qiáng)來(lái)設(shè)計(jì)。,說(shuō)明：圖中曲線是按安定性準(zhǔn)則（見第六章）繪制的，即限制連接部位的最大經(jīng)向虛擬總應(yīng)力（按彈性分析）不超過(guò) 。,(三)設(shè)計(jì)計(jì)算公式,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,2.錐形封頭,按第一強(qiáng)度理論，取 ，得其計(jì)算厚度為：,(1)無(wú)折邊,若無(wú)需加強(qiáng)，根據(jù)無(wú)力矩理論，由內(nèi)壓引起的最大薄膜應(yīng)力發(fā)生在錐殼的大端，即：,(2-104a),若需加強(qiáng)，連接部位應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)段，其厚度按下式計(jì)算：,(2-104b),(三)設(shè)計(jì)計(jì)算公式,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,2.錐形封頭,(1)無(wú)折邊,(2-104b),連接部位加強(qiáng)段的長(zhǎng)度應(yīng)不小于圖中規(guī)定的值。,式中 Q 含義與前述K、M相似，也是應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)，按圖2-42確定；,錐體小端厚度的計(jì)算方法與上述類同。,注：系按安定性準(zhǔn)則繪制。,(三)設(shè)計(jì)計(jì)算公式,第四節(jié) 內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計(jì)計(jì)算 五、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算,2.錐形封頭,(2)有折邊,為改善錐體與筒體連接處的受力狀況，常采用折邊錐形封頭。錐體大端過(guò)渡段的厚度類似碟形封頭的 計(jì)算，即：,(2-105),式中 Kc為應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)，按表2-7確定。,表2-7 系數(shù)Kc值