与圆柱壳相连接的锥壳小端应力分析与设计方法

本文对于锥壳小端与圆柱壳相连接的情况给出了薄壳理论的简单边界效应解,并利用这个解给出了锥壳半顶角α≤60°时锥角小端变径段的补强设计厚度曲线,厚度补强系数δ/δ_0取决于α与p/[σ]~tφ。对于各种不同锥顶角,不同厚度的一批算例进行有限元分析。证明这个解是可靠的。当α>45°时,锥壳小端与圆柱壳的连接部分具有较大的峰值应力,因而建议采用具有圆弧过渡段的结构型式。有限元分析表明不大的过渡圆弧使可以大大减小峰值应力,而过渡圆弧的存在对连接部位的局部薄膜应力影响不大,从而仍可以采用上述无过渡圆弧的简单边界效应解来得到厚度补强系数。本方法已为我国三部“钢制石油化工压力容器设计规定”(1982年版)及国标“钢制压力容器”所采用,取代了三部“设计規定”(1977年版)的锥壳变径段小端设计公式,从而大大减薄了设计的厚度。