1.橢圓形封頭
橢圓封頭承受均勻內(nèi)壓時(shí),軸向應(yīng)力恒為拉伸應(yīng)力(正值),且由頂點(diǎn)處值向赤道逐漸遞減至小值;環(huán)向應(yīng)力在 時(shí),封頭過渡區(qū)將開始出現(xiàn)壓應(yīng)力,若長(zhǎng)短軸比值繼續(xù)增大,封頭過渡區(qū)邊緣的壓應(yīng)力值將迅速增大,即封頭越淺,封頭邊緣的壓應(yīng)力值越高,所以將封頭長(zhǎng)短軸比值限制在2.6以內(nèi)較為合理。封頭厚度除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外,對(duì)大直徑薄壁的橢圓形封頭,還要提放由于封頭過渡區(qū)的壓應(yīng)力,產(chǎn)生內(nèi)壓下的彈性失穩(wěn),為此封頭厚度還應(yīng)滿足剛度要求。
2.碟形封頭
碟形封頭由球面部分、直邊段以及過渡區(qū)三部分組成。過渡區(qū)連接球面部分和直邊段,所以在過渡區(qū)的兩端經(jīng)線曲率半徑有突變,將產(chǎn)生邊緣應(yīng)力。碟形封頭邊緣應(yīng)力的大小和過渡區(qū)半徑與球面半徑的比值有關(guān),比值越小,曲率邊境突變的越厲害,邊緣應(yīng)力越大,當(dāng)比值到了極限即過渡區(qū)半徑為0時(shí),碟形封頭就演變成球冠封頭與直筒體,此時(shí)邊緣應(yīng)力到了值。所以碟形封頭的過渡區(qū)就是為了降低邊緣應(yīng)力,而直邊部分目的是為了避免邊緣應(yīng)力作用在封頭和筒體連接的焊縫上。
3.球冠形封頭
球冠形封頭在球面與圓筒連接處其曲率半徑發(fā)生突變,同時(shí)因兩殼體無公切線而存在橫向推力,所以產(chǎn)生相當(dāng)大的不連續(xù)應(yīng)力,因此這種封頭一般只能用于壓力不高的場(chǎng)合,且封頭與筒體連接的角焊縫必須采用全焊透結(jié)構(gòu)。
在對(duì)球冠形封頭進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意與封頭連接的圓筒厚度應(yīng)不小于封頭厚度,否則應(yīng)在封頭與圓筒間設(shè)置加強(qiáng)段過渡連接。圓筒加強(qiáng)段的厚度應(yīng)與封頭等厚,長(zhǎng)度應(yīng)不小于 ,目的是消減邊緣應(yīng)力。
4.錐形封頭
錐形封頭什么時(shí)間帶折邊,角度限制等參照GB150相關(guān)章節(jié)的說法。這里說說受內(nèi)壓無折邊錐形封頭。
錐體的主體部分在內(nèi)壓作用下,薄膜應(yīng)力發(fā)生在大端。錐體和圓筒部分連接處,由于幾何不連續(xù)性,曲率半徑突變,因此該處會(huì)產(chǎn)生較大的橫向推力,引起較大邊緣應(yīng)力,容易發(fā)生彎曲,故需加強(qiáng)。對(duì)大端,軸向彎曲應(yīng)力為主要控制因素,且屬二次應(yīng)力,所以應(yīng)力強(qiáng)度控制在 內(nèi);對(duì)小端,由于小端與圓筒連接處的應(yīng)力狀況主要為平均周向拉應(yīng)力和平均徑向壓應(yīng)力,屬局部薄膜應(yīng)力,所以應(yīng)力強(qiáng)度可以控制在內(nèi),但由于此處局部薄膜應(yīng)力有可能超越邊緣效應(yīng)的分布范圍,為安全起見,取應(yīng)力強(qiáng)度控制在以內(nèi)。對(duì)大端,任何情況下加強(qiáng)段的厚度不得小于相連接的錐殼厚度,加強(qiáng)段長(zhǎng)度應(yīng)不小于 ,圓筒加強(qiáng)段長(zhǎng)度應(yīng)不小于。對(duì)小端,任何情況下加強(qiáng)段的厚度不得小于相連接的錐殼厚度,錐殼加強(qiáng)段長(zhǎng)度應(yīng)不小于 ,圓筒加強(qiáng)段長(zhǎng)度應(yīng)不小于 。