在压力容器中,封头是重要受压元件之一,有椭圆形封头、碟形封头、半球形封头和锥形封头等几种,但以椭圆形封头应用zui多,那么椭圆封头为什么要设置直边段?直边段的作用是什么?
受力分析
椭圆封头曲面部分与筒体连接后,在内压作用下,圆筒径向膨胀,椭圆壳底边径向收缩,在连接处产生剪应力和弯矩,这些应力与薄膜应力叠加,形成封头zui大应力,直边段的设置,避免了封头处弯曲应力与筒体对接焊缝的应力叠加。
椭圆封头厂家应对环向应力在时,封头过渡区将开始出现压应力,若长短轴比值继续增大,封头过渡区边缘的压应力值将迅速增大,即封头越浅,封头边缘的压应力值越高,所以将封头长短轴比值限制在2.6以内较为合理。封头厚度除应满足强度要求外,对大直径薄壁的椭圆封头,还要提放由于封头过渡区的压应力,产生内压下的弹性失稳,为此封头头厚度还应满足刚度要求。
在曲率变化上,椭圆形封头与碟形封头均存在壳体与直边段这一不连续处,而碟形封头还增加了球面与过渡段这一不连续处。不连续处即意味着由于曲率的突变产生了应力突变。椭圆封头的开孔接管结构会对其的结构受力产生不同程度的影响。遇到较大的管道外载荷,经过比较发现在管道外载荷和内压共同作用下,椭圆封头开孔接管结构不连续引起的弯曲应力具有一次应力和二次应力的性质。
吸取了半球形封头受力好和碟形封头深度浅的优点。由于椭圆部分经线曲率平滑连续,故封头中的应力分布比较均匀。椭圆形封头的深度bt取决于椭圆形的长、短轴之比,即封头的内径I):与封头两倍深度之L匕( IJ,I2h ),其比值越小.