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封头的结构形式与应力分布特性
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封头的结构形式多样,不同形式对应不同的应力分布特性,直接影响容器的安全性与经济性。球形封头是理想的承压结构,其表面各点曲率相同,应力均匀分布,在相同承压条件下所需厚度小,能有效节省材料。但由于制造难度大、成本高,多用于对安全性要求极高的特殊工况。
椭圆形封头的应力分布介于球形与碟形之间,长、短轴比例的设计使其在承受内压时,封头与筒体连接处的应力过渡相对平缓,降低了边缘应力集中程度。这种结构兼顾了承压性能与制造便利性,成为压力容器中应用广泛的封头形式之一。
碟形封头由球面、折边和直边三部分组成,球面部分应力分布较为均匀,但折边与球面、直边的连接处存在明显的应力突变,易产生较高的局部应力。若折边半径过小,应力集中现象会加剧,可能导致封头出现裂纹或变形,因此需严格控制折边尺寸。
锥形封头的应力分布与半锥角密切相关,半锥角较小时,应力分布相对均匀;半锥角增大,封头与筒体连接处的应力集中程度逐渐升高。锥形封头常用于需要介质均匀分布或便于排放的容器,设计时需根据工况合理选择半锥角,并采取必要的加强措施。
平盖封头结构简单,制造方便,但应力分布极不均匀,中心区域应力较小,边缘区域应力集中严重,承压能力较弱,仅适用于压力较低、直径较小的容器。

