压力容器常用的封头有椭圆形封头、球形封头和锥形封头等。在高压容器中多用球形封头。
球形封头受力好,其计算壁厚仅为等径圆筒厚度的1/2,并由于球壳比表面积小,为此其材料消耗最省。
为减小圆筒端部的边缘应力,GB15Ol998《钢制压力容器》中规定,当圆筒较厚时,应将圆筒端部以不小于1:3的斜度削薄,为此可能出现如图1和图2所示的两种结构形式。
圆筒与球壳的一种正确过渡连接结构如图1所示,而图2所示的过渡连接结构则是错误的。错误结构过渡段中的环向应力要比正确结构的高出1倍,且超出许用应力3O之多。
两种过渡连接结构,它们的过渡段都是端部按≤1:3斜度削薄的圆筒,结构尺寸相同,且在内径上都是直接承受压力P的作用。
两种过渡段的受力为何不同?
一种解释是图1结构的过渡段属于局部加厚的球壳,受力好。图2结构的过渡段属于局部削薄的圆筒,因此受力差。究竟两种结构受力为何不同?主要差异在哪里?差别有多大?
为对两种结构的受力进行比较,可分别将两过渡段取为单体进行分析。