椭圆封头是在内压作用下趋圆外压作用下趋扁与和其连接的筒体恰好相反。也就是说在连接部位产生相反的径向位移,互相加强抵消了大部分径向位移使封头周向压缩(拉)应力筒体周向拉(压缩)应力减少椭圆封头和筒体连接时是没有凸变,它有弯曲半径是连续的,不产生应力,所以可以用在较高压力的容器当中,而碟形封头连接处是不连续的,产力应力,一般应用在低压容器当中;在制造上,特别是对冲压成形的、蝶形封头好加工的多,实践出真知。
椭圆形封头是由半个椭球面和短圆筒组成,直边段的作用是避免封头和圆筒的连接焊缝处出现经向曲率半径突变,以改善焊缝的受力状况。由于封头的椭球部分经线曲率变化平滑连续,故应力分布比较均匀,且椭圆形封头深度较半球形少的多,易于冲压成型,是目前中低压容器中应用较多的封头之一。
蝶形封头是带折边的球面封头,由球面体、过渡环壳和短圆筒三部分组成,从几何形状看,蝶形封头是一不连续曲面,在经线曲率半径突变的两个曲面连接处,由于曲率的较大变化而存在着较大边缘弯曲应力。该边缘弯曲应力与薄膜应力叠加,使该部位的应力远远高于其他部位,故受力状况不佳。但过渡环壳的存在降低了封头的深度,方便了成型加工,且压制蝶形封头的刚模加工简单,使蝶形封头的适用范围较为广泛。
椭圆封头是一种常用的压力容器。而椭圆封头在实际的生活中,应用范围也更广,并可以用于各种管道的安装。椭圆封头采用不锈钢、合金钢以及碳钢等材质后,使用寿命更长,并在、电子、食品、机械以及和石油等行业中进行使用。
椭圆封头的周向(环向)应力和经向(轴向)应力在壳体上各点都是变化的,在顶点的环向应力和轴向应力相等,而在赤道上的应力椭圆封头承受均匀内压时,轴向应力恒为拉伸应力(正值),且由顶点处值向赤道逐渐递减至值;环向应力在时,封头过渡区将开始出现压应力,若长短轴比值继续增大,封头过渡区边缘的压应力值将迅速增大,即封头越浅,封头边缘的压应力值越高,所以将封头长短轴比值限制在2.6以内较为合理。
椭圆封头在进行制作的过程中,除了应该满足强度的要求外,还应该满足一定的厚度。同时椭圆封头还要提放由于椭圆封头过渡区的压应力,产生内压下的弹性失稳,为此椭圆封头厚度还应满足刚度要求。
在对其应力大小进行分析的过程中,我们目前可采用有限元分析方法,对椭圆封头开孔接管结构局部的实际力学行为进行分析研究,以弹性应力分析和塑性失效准则、弹塑性失效准则为基础,对局部应力强度进行了安全评定。根据三维椭圆封头轴向开孔接管的结构特点和载荷特性,计算采用三维力学模型。网格划分采用20节点六面体单元,并对接管与封头过渡区域网格加密,共109196个节点,24865个单元。