在分析這個開孔球殼時,先將其作為承受內(nèi)壓P的一個完整球殼來處理,然后疊加上一個在極孔處承受著經(jīng)向薄膜壓力PR/2的無內(nèi)壓的開孔球殼,這樣組合的殼體相當于一個兩極開孔的殼體。分別計算出球形封頭上若干點的薄膜張力及纖維所提供的極限抗力;對于纖維纏繞球形封頭,其薄弱點是封頭的緯向強度,經(jīng)向強度相對緯向強度有一定的富裕度;即:封頭的強度是由纏繞纖維提供的緯向強度保證的。因此,暫時不考慮經(jīng)向強度。
球形封頭由長或短外壓圓柱殼的臨界壓力計算式可知,臨界壓力值的大小取決于殼體的材料和幾何尺寸(外徑、壁厚和I艋界長度),在容器殼體的材料、直徑和壁厚確定的情況下,臨界長度是決定是否在圓柱殼體的內(nèi)、外部表面設置加強圈及所設置的加強圈截面尺寸應當多大才能穩(wěn)定的主要參數(shù)。球形封頭對于長圓柱殼在設置加強圈以后必須使其計算長度小于臨界長度。而臨界長度由式計算求得。
其次,球形封頭在設計加強圈時,需要考慮加強圈同與之相連接的殼體共同承受外壓力,因此在計算加強圈的慣性矩時還需計及部分的影響。
球形封頭通過加強圈加強的圓柱殼體失效形式有加強圈間殼體的局部失穩(wěn)和容器整體結構失穩(wěn)及剛性加強圈扭曲失穩(wěn)。
此外,較大的周邊壓縮使封頭邊緣變厚,增大了拉伸阻力,易使封頭拉薄,嚴重時甚至拉斷。從節(jié)約材料的角度來看,不必要的增大毛坯直徑,在封頭邊緣加工時也只能切掉,浪費了材料,增加了制造成本。雖然有關標準中對封頭曲面高度及直邊高度的加工誤差要求較松,但這會給工程設計及安裝帶來不便,尤其當涉及到軸向定位尺寸時。因此,在有可能的情況下,應盡量減小分工圖的毛坯直徑。從前面的推導和比較可知,經(jīng)驗公式所得的封頭展開圓直徑偏大,而且有的誤差較大,由此決定的封頭毛坯直徑必定造成不必要的浪費,因此有必要重新考慮橢圓封頭展開圓直徑的計算。