球形封頭與筒體連接區(qū)的應(yīng)力分析

 壓力容器的結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)往往是壓力容器的高應(yīng)力區(qū)，一般說(shuō)來(lái)，壓力容器的結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)可分為總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)和局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)兩種。總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)是指對(duì)結(jié)構(gòu)相當(dāng)大的部分產(chǎn)生影響的應(yīng)力或應(yīng)變?cè)?，例如封頭與殼體連接區(qū)、設(shè)備法蘭與殼體連接區(qū)、接管區(qū)、不同直徑或厚度或材料的連接區(qū)等；局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)是指對(duì)結(jié)構(gòu)相對(duì)較小的范圍內(nèi)產(chǎn)生影響的應(yīng)力或應(yīng)變?cè)?，例如小的圓角半徑、小的連接件、部分焊透的焊縫或小孔等。很多結(jié)構(gòu)，如壓力容器開(kāi)孔接管區(qū)等既存在總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)因素，又存在局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)因素。由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)的幾何結(jié)構(gòu)一般較為復(fù)雜，很難用解析法進(jìn)行準(zhǔn)確求解，通常采用有限元方法進(jìn)行計(jì)算。  球形封頭與筒體連接區(qū)的應(yīng)力分析 在高壓容器中，特別是直徑較大的容器經(jīng)常采用球形封頭，因?yàn)榍蛐畏忸^在內(nèi)壓作用下兩向應(yīng)力相等，受力狀況很好。球形封頭所需厚度往往比筒體厚度小很多，既可以節(jié)省材料又可以減輕負(fù)重。

壓力容器為什么要用橢圓封頭而不是球型封頭？

  球型封頭也稱為球形封頭，是以球殼的球冠部分所形成的封頭，有半球型封頭和無(wú)折邊球性封頭兩類(lèi)。球形封頭通常采用碳鋼、不銹鋼、合金鋼等材料制成。加工方式為數(shù)控車(chē)床車(chē)削，普通車(chē)床精車(chē)，弧焊等加工等。球型封頭鍛打精良，表面光滑，耐酸耐堿耐高溫，外形美觀，質(zhì)感性能強(qiáng)，適用介質(zhì)為氣體、液體、蒸汽。球型封頭應(yīng)用在石油、電子、化工、、輕紡、食品、機(jī)械、建筑、、航空航天、等行業(yè)。

  常見(jiàn)的容器封頭有半球形、碟形、橢圓形、無(wú)折邊球面、錐形、平蓋等。從受力情況看，依次為：半球形、橢圓形、碟形、錐形、平蓋較差；從制造上看，平蓋較易，其次為錐形、碟形、橢圓形、球形。

   錐形封頭受力不佳，但有利于流體均勻分布和排料，使用也較多。球型封頭一般用在高壓設(shè)備或者中高壓的有色金屬設(shè)備上，球形是受力狀況很好的形狀，這樣做是為了節(jié)約材料成本。用厚度計(jì)算公式，球型封頭的厚度計(jì)算結(jié)果只有圓筒的一半。既然球形封頭受力情況很好，為什么壓力容器中較少采用，而大多采用橢圓封頭呢？其主要原因就是半球型封頭因?yàn)橹圃旃に噺?fù)雜難度較大，球形封頭制造成本較高，所以，對(duì)于一般中低壓容器來(lái)說(shuō)，大部分采用的是橢圓形封頭。所以造價(jià)比橢圓封頭高很多。

球型封頭形狀與受力情況存在什么關(guān)系？。球型封頭常用于壓力容器上，是目前常用的堵塞裝置之一，在實(shí)際工作中，由于使用的環(huán)境不一樣，所以封頭被制作成不同的形狀。很多人會(huì)好奇，不同形狀的封頭在工作中所受到的力是一樣的嗎？球型封頭廠家來(lái)向你做簡(jiǎn)單介紹。

   我們從封頭受力情況來(lái)看：球形的封頭的兩向應(yīng)力是一樣的，而且在相同的P和D條件下，球形的封頭上的應(yīng)力僅為筒體上的周向應(yīng)力的一半；橢圓形的封頭經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，在相同的P和D條件下，封頭較大的薄膜應(yīng)力數(shù)值上與圓筒中的周向應(yīng)力相等。因此橢圓形的封頭的受力狀況僅次于半球形的封頭，而比其它封頭好。封頭的結(jié)構(gòu)形式由承載能力、工藝過(guò)程及制造技術(shù)等方面要求決定。半球型封頭為受力較理想的結(jié)構(gòu)形式，但因?yàn)榘肭蛐头忸^深度達(dá)，當(dāng)直徑小時(shí)，整體沖壓困難，而直徑大時(shí)，采用分瓣沖壓的工藝，拼焊工作量也較大。錐形封頭受力利于流體均勻布排料使用，較球形封受力情況壓力容器較少，采用采用橢圓封頭呢，其主要原因是半球型封制造工藝復(fù)雜難度較所造價(jià)比橢圓封頭高。碟形封頭由于存在過(guò)渡段，降低了封頭的深度，便于成型加工，但是由于蝶形封頭時(shí)三種形式的封頭中受力狀態(tài)較不好的封頭形式。橢圓形封頭則洗去了半球型封頭受力好和蝶形封頭深度淺的優(yōu)點(diǎn)，因此橢圓封頭結(jié)構(gòu)特性介于半球型和蝶形封頭之間，

還有一種是球冠形封頭，屬于凸形封頭。它在球面與圓筒連接處的曲率半徑發(fā)生突變，產(chǎn)生的不連續(xù)應(yīng)力相當(dāng)大，因此球冠形封頭一般只用于壓力不高的場(chǎng)合。

由此可見(jiàn)，由于使用的地方不一樣，所受的力不同，因此，在工作中，要根據(jù)工作需要選擇合適的封頭進(jìn)行工作。選購(gòu)封頭，新鄉(xiāng)封頭廠家是你明智的選擇，選擇我廠的封頭質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。歡迎社會(huì)各界朋友到新鄉(xiāng)封頭廠家參觀洽談合作。光大機(jī)械新鄉(xiāng)球型封頭廠家愿和國(guó)內(nèi)外同仁開(kāi)發(fā)出更多、更好、更新的產(chǎn)品獻(xiàn)給客戶，共創(chuàng)美好未來(lái)！