泰安市岱岳區(qū)宏盛金屬結(jié)構(gòu)制造廠主營(yíng)：不銹鋼封頭,橢圓封頭,半球封頭,碟形封頭

   在催化劑制備罐設(shè)計(jì)的過(guò)程中，使用的橢圓封頭的開(kāi)孔的接管結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生不會(huì)程度的影響，遇到較大的管道載荷，經(jīng)過(guò)管道載荷和內(nèi)壓共同的作用下，橢圓封頭開(kāi)孔接管結(jié)構(gòu)不連續(xù)引起的彎曲應(yīng)力具有一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的性質(zhì)。      在對(duì)其應(yīng)力大小進(jìn)行分析的過(guò)程中，我們目前可采用有限元分析方法，對(duì)橢圓封頭開(kāi)孔接管結(jié)構(gòu)局部的實(shí)際力學(xué)行為進(jìn)行分析研究，以彈性應(yīng)力分析和塑性失效準(zhǔn)則、彈塑性失效準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，對(duì)局部應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行了安全評(píng)定。根據(jù)三維橢圓封頭軸向開(kāi)孔接管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和載荷特性，計(jì)算采用三維力學(xué)模型。網(wǎng)格劃分采用20節(jié)點(diǎn)六面體單元，并對(duì)接管與封頭過(guò)渡區(qū)域網(wǎng)格加密，共109196個(gè)節(jié)點(diǎn)，24865個(gè)單元。    利用這種分析方法能夠?qū)ζ湓谕廨d荷和內(nèi)壓共同作用以及內(nèi)壓作用下進(jìn)行了分別計(jì)算，從而計(jì)算出橢圓封頭開(kāi)孔接管局部不連續(xù)處的應(yīng)力分布狀態(tài)。在大應(yīng)力處沿封頭壁厚方向選取路徑進(jìn)行線性化處理，并將兩種工況作用下的應(yīng)力分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行比較。    經(jīng)過(guò)對(duì)比可知，在管道外載荷和內(nèi)壓共同作用下，橢圓封頭開(kāi)孔接管結(jié)構(gòu)局部不連續(xù)引起的彎曲應(yīng)力具有一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的性質(zhì)，并且隨著管道外載荷的增大，一次應(yīng)力成分占的比例越大。    經(jīng)過(guò)以上對(duì)橢圓封頭局部應(yīng)力的分析我們可以看出來(lái)，該方法能夠有效的對(duì)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)進(jìn)行分析，避免了應(yīng)力分類(lèi)的盲目，以塑性失效準(zhǔn)則、彈塑性失效準(zhǔn)則為基礎(chǔ)的分析設(shè)計(jì)，是與工程力學(xué)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，它不僅解決了壓力容器常規(guī)設(shè)計(jì)中無(wú)法解決的問(wèn)題，也是容器設(shè)計(jì)觀念與方法上的一個(gè)飛躍。  

    對(duì)橢圓形封頭進(jìn)行應(yīng)力分析，認(rèn)為封頭失效時(shí)的強(qiáng)度取決于封頭的頂部強(qiáng)度并非過(guò)渡區(qū)（即轉(zhuǎn)彎處）。因此，封頭的強(qiáng)度計(jì)算公式是以頂部為危險(xiǎn)區(qū)而建立的，其結(jié)果對(duì)過(guò)渡區(qū)是安全的。故沒(méi)有必要把橢圓形封頭的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)以0.8Di為界劃分為中心部分和過(guò)渡區(qū)分別計(jì)算，只要統(tǒng)一中心部分進(jìn)行計(jì)算即可。    一、問(wèn)題的提出 在GB150-98標(biāo)準(zhǔn)中的橢圓形封頭采用以0.8Di為界限，內(nèi)外分開(kāi)按不同形狀系數(shù)計(jì)算殼體開(kāi)孔處補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算厚度，于是同等情況下使得0.8Di界限內(nèi)、外所需的補(bǔ)強(qiáng)面積（或厚度）不同。其中原因可能是認(rèn)為橢圓形封頭在過(guò)渡段（0.8Di之外區(qū)域）總應(yīng)力大而封頭強(qiáng)度弱的緣故。        

   橢圓形封頭的總應(yīng)力的大小與其長(zhǎng)、短軸a和b的比值有關(guān)，在GB150-98標(biāo)準(zhǔn)中一般是（a/b）≤2.6，常用的是（a/b）=2.0，總應(yīng)力一般是產(chǎn)生在過(guò)渡段，總應(yīng)力與封頭頂部薄膜應(yīng)力之比大約為1.1-1.2[1，5，6]，或者更大一些。但是，整個(gè)封頭在受內(nèi)壓狀態(tài)下的危險(xiǎn)區(qū)——強(qiáng)度最薄弱的區(qū)域是否在過(guò)渡區(qū)呢？據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)可知，看法有分歧，文南[1-3]認(rèn)為，危險(xiǎn)區(qū)是在封頭頂部，應(yīng)力區(qū)未必是危險(xiǎn)區(qū)；文獻(xiàn)[4]中認(rèn)為，封頭危險(xiǎn)區(qū)是在總應(yīng)力的過(guò)渡區(qū)；文獻(xiàn)[12]認(rèn)為，以總應(yīng)力的過(guò)渡區(qū)計(jì)算并把二次應(yīng)力作為一次應(yīng)力對(duì)待按1倍{ó}控制，封頭強(qiáng)度有裕量，偏于安全。于是封頭哪里要求的厚度，看法不一。按封頭開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)分區(qū)計(jì)算厚度似乎應(yīng)屬于過(guò)渡區(qū)要求厚度的觀點(diǎn)。

  在催化劑制備罐設(shè)計(jì)的過(guò)程中，使用的橢圓封頭的開(kāi)孔的接管結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生不會(huì)程度的影響，遇到較大的管道載荷，經(jīng)過(guò)管道載荷和內(nèi)壓共同的作用下，橢圓封頭開(kāi)孔接管結(jié)構(gòu)不連續(xù)引起的彎曲應(yīng)力具有一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的性質(zhì)。 

  由于橢圓形封頭的深度介于半球形和碟形封頭之間，對(duì)沖壓設(shè)備及模具的要求、制造難度亦介于兩者之間，即比半球形封頭容易，比碟形封頭困難。  
  橢圓形封頭因綜合性能較好，被廣泛用于中低壓容器。近年來(lái)由于采用旋壓制遣工藝，為制造大直徑橢圓形封頭帶來(lái)了方便。