標準橢圓封頭厚度計算及穩定性

封頭人孔/利群

橢圓形封頭的形狀系數K：是指封頭上的大應力與對接圓筒的環向薄膜應力的比值。這樣封頭的計算厚度即為對接圓筒厚度的K倍，又圓筒厚度為等徑球殼厚度的2倍，故橢圓形封頭厚度：

    δ=Kδ圓筒≈Kδ球殼＝2K?Pc?Di/（4[σ]t`?φ-Pc）=K?Pc?Di/（2[σ]t`?φ-0.5Pc）

其中K隨a/b的變化而變化，可用近似函數表達式來表述：

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

壓力作用下的穩定性

1.內壓作用下的穩定

對于a/b>1.414的橢圓形封頭在內壓作用下都會在封頭底邊產生周向壓縮應力，為此存在失穩可能，為方便工程應用，GB15規定了封頭小有效厚度來保證橢圓形封頭在內壓作用下的穩定性：對a/b≤2（K≤1）的封頭 ，小有效厚度應不小于0.15％Di；對a/b>2且≤2.6（K>1）的封頭，則不小于0.3％Di.

2.外壓作用下的穩定

橢圓形封頭在外壓作用的變形特征與內壓相反，使封頭長軸伸長，短軸變短，稱為“趨扁”。長軸伸長使過渡區的圓周直徑，周長伸長 ，在周向產生拉伸應力，為此不存在周向失穩的問題。因此橢圓形封頭在外壓作用下不必校核其過渡區的穩定。但對于封頭的“球面”部分，會產生周向和徑向的壓縮應力，為此存在失穩問題。為此橢圓形封頭外壓失穩是針對其球面部分進行的，按等厚當量球殼進行計算。封頭的當量外半徑Ro＝K1?Do,其K1為當量半徑系數，依a/b按GB150查取。

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