半顶角大于60°的锥壳的设计
在压力容器中有很多半顶角大于60°的锥壳，按照GB/T 150.3-2011第 5.6.1.2章的规定，对于半顶角大于60°的锥壳，应按照平盖计算或者应力分析。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mopWCqtg9Eib3UvXPluibwX4FBCNFLDuoIHO72TqWnD0VkDZvwoq2chd8P1R3txoTLjsNa4sichA0IQ/640?wx_fmt=png原因是大于60°的锥壳，其锥的受力更接近于平板受力，弯曲应力成分比较大。故按保守的用平盖设计。但是平盖是一种制造简单，但是受力非常不好的部件。对于锥壳，所受应力和厚度成反比关系。而平盖所受应力和厚度平方成反比关系。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mopWCqtg9Eib3UvXPluibwX4xBbct0YSZHsuibPCBlE2IutNN1pia2PAebia9RN6n7VnYQWD3FSzs2QlQ/640?wx_fmt=png这就意味着，如果按照平盖计算，尤其是大直径的设备，此部件会非常厚，不经济。标准中对于60°的半顶角为界其实是考虑大于60的锥体可能比较少。但是如果遇到的话，按理来说61°的半顶角和60°的半顶角应该厚度差不多。但是如果61°按照平盖计算，那么就会远比60°的厚。这样的设计是不合理的。当然分析可以解决这个问题，只是分析的设计成本较高，那么有没有既设计经济，又能节省材料的方法呢？对于大锥角锥形封头，在HG/T 20582-2011中第2章有推荐的设计计算方法。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mopWCqtg9Eib3UvXPluibwX4icPIUs96kDVKsRFiafej5vHV93hIo6v3YficicQjo97zZ0h4ibHFoPricMYQ/640?wx_fmt=png方法是有了，但是如果实际去做，对于HG20582-2011大锥角锥形封头的设计计算公式，很多朋友都有很大的疑惑。拿最简单的P130页2.5节来说，标准上的写法有少许问题，比如公式2.5.1-3https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mopWCqtg9Eib3UvXPluibwX4Loj8RWbO3pY7Y9Loibo74cObmfX8r0O400fG8QwGP84ITfaxfic2wlSQ/640?wx_fmt=png从数学上来说它是一个恒等式因为根据公式2.5.1-2https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mopWCqtg9Eib3UvXPluibwX4DmyDfeDqWBQ3NsEmMAzcb3gEuyHRJjVJAa9rhBhLJaNV3Z5VNX4PxA/640?wx_fmt=png代入式2.5.1-3，得到δ1≥δ1，恒成立。
那么应该如何理解这个令人费解公式呢？标准上的写法容易造成误解，无法理解公式的真正含义，试着改变几个符号，计算流程就很明了了。
δ1是用来试算的厚度，应当直接取锥体的名义厚度。δ2p是筒体和锥体连接部分加强段的厚度。它加上腐蚀余量（或者厚度附加量）不应该大于筒体的名义厚度δ2。δk是按照内压计算锥体大端厚度。δ1‘是锥壳筒体过渡段的设计厚度，它不应该大于锥体的名义厚度（试算厚度）。δP是锥体按照平盖的计算厚度，非常保守，锥体的设计厚度取它已经足够了，所以可以在δp和max（δk，δ1）中取小值即可。最终锥壳的名义厚度δ大于锥壳的设计厚度δ’。
按照这个思路，绘制了计算流程图如下：https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mopWCqtg9Eib3UvXPluibwX4ykRgTZBg9qyPPnjQEGMSxf9Gx3nL9Qaa8hKHNMY93akzN4m63nulhQ/640?wx_fmt=png判断厚度是不是合适就可以用上面3个不等式判断。由上可知2.5.1-2的δ2=δ2p+C改为δ2≥δ2p+C更为合适。2.5.1-3将δ1≥改为δ1‘≥。2.5.1-7的δ=min{max(δk, δ1), δp}改为δ‘≥min{max(δk, δ1), δp}更为合适
按照上图的流程以及修改思路编制计算表格如下图：https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mopWCqtg9Eib3UvXPluibwX44ezenwic1E6bOAbraic3m2NdxhrAEXmKZjb44ZaL8ErkkH8D8BdesxNw/640?wx_fmt=png
HG/T 20582-2011的大锥角无折边封头的计算方法来源自前苏联国家标准14249-1989《容器及设备强度计算的规范和方法》。
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文章来源:https://mp.weixin.qq.com/s/rU2LgLKGpwvERqyIOX_kcg 我都是按平盖整的{:528:}{:528:}
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