论无折边锥壳的磨法

1. 科学还是魔法
如果有人告诉你，在压力容器里，一台常规设备，通过磨一磨，显著降低结构应力，扩大适用范围，降低制造难度，挣一辆单车的钱变成挣一辆摩托的钱。你相信吗？
我相信很多朋友会不相信。
“压力容器是科学，不是魔法。
打磨提高疲劳寿命可以，但是扩大该结构应用范围，这个不可能的。”
我还要告诉你：
“不仅仅可行，而且写入了规范。”
我估计又有很多朋友如同看到《中医和等面积补强》一样，觉得不可思议。
中医和等面积补强
2. GB/T150 2024的无折边锥壳
在GB/T 150.3-2011和2024版本，对于锥壳大端，是否需要带折边的比较如下。

在GB/T 150.3-2024中，扩大了大端无折边的适用范围，在满足条件a)的情况下，还可以继续采用无折边的锥壳。
a) 当锥壳半顶角30°<α≦45°时，锥壳大端和圆筒连接处应采用全截面焊透的焊接接头，焊接接头内外表面应打磨成圆滑过渡，其圆角半径ro≧δr,且应进行100%射线或超声检测。
当半顶角在30~45度时，按照GB/T 150.3-2011，需要采用大端折边锥壳；在2024版中，只要打磨大端圆滑过渡，半径大于壁厚，且进行100%RT或者UT，就可以继续采用无折边锥壳。
无折边造价比带折边的加工容易，便宜。有些单位做折边锥壳还需要外协，有时候，因为带了折边，甚至需要补充热处理，或者因为减薄需要增加厚度。


规范的确给了一次，磨一磨，利润单车变摩托的机会。
那么为什么可以这么操作呢，它的理论依据是什么呢？
3. 理论来源
对于规范的此处升级，可以查看论文：

论文来自王震宇、吴坚、薛明德、李世玉。
文章基于弹性薄壳理论，给出了承受内压的圆柱壳-锥壳-圆柱壳的精确解， 其结果与有限元解在所有几何参数范围内均吻合很好。根据改进的设计准则提出了各种参数下( 包括短锥壳变径段) 基于锥壳精确解的设计方法;对圆柱壳-锥壳-圆柱壳连接处的形式提出建议与设计方法， 使锥壳半顶角扩大至 60°时， 二者之间仍可不带折边过渡段。

其力学模型如下：

理论解和有限元分析结果对比：

结果解读，可以发现有圆弧过渡区，峰值应力显著降低。

结论是：

最终规范修订的时候，将大端无折边锥壳扩展到了≦45°。
4. 国标锥壳的问题
无折边锥壳可以通过修磨，使得适用范围扩大，成本降低。
但是国标锥壳最大的问题还是一个：
对于内压锥壳，相同的结构，相同的许用应力，在GB150.3和ASME以及EN13445三种方法中，GB150计算出来是最厚的。

内压无折边锥壳的拯救
如果能把这个解决一下，那么成本将会降更多。

论无折边锥壳的磨法