本文主要參考2019年8月出版的新《壓力容器設(shè)計工程師培訓(xùn)教程》。

在錐殼的設(shè)計計算中，將其分為三部分考慮，包括：錐殼主體，錐殼大端端部，錐殼小端端部。

1. 錐殼（不包括大小端的加強(qiáng)段、折邊）

錐殼的厚度取決于大端處的環(huán)向應(yīng)力，設(shè)計時將其控制1.0倍的許用應(yīng)力[σ]^t以下，見GB/T 150.3式5-8。

與圓筒類似，錐殼在壓力作用下也有兩個方向的薄膜應(yīng)力，并且環(huán)向也為軸向的兩倍，只不過錐殼兩應(yīng)力沿軸向變化，直徑減小，應(yīng)力水平降低。所以，不同直徑處所需厚度是不同的。通常整個錐殼取同一厚度（大端的厚度），這是偏于安全的。對于大型設(shè)備，可將錐殼分為若干段，每段厚度取該段大端的厚度。

2.1 無折邊錐殼大端

半頂角較大時，錐殼大端與圓筒連接處存在著較大的邊界力，并引起較大的附加應(yīng)力，疊加于錐殼大端、相接圓筒端部的薄膜應(yīng)力之上。因此，錐殼大端、圓筒端部需要在局部應(yīng)力衰減長度范圍內(nèi)加強(qiáng)（增加厚度）。

無折邊錐殼大端處的加強(qiáng)段厚度，取決于方向為軸向的薄膜應(yīng)力+彎曲應(yīng)力，成分以彎曲應(yīng)力為主，計算中將其控制在3.0倍的許用應(yīng)力[σ]^t以下，見GB/T 150.3的式5-9，及圖5-12。

需要指出的是，并不是所有無折邊錐殼大端都需要加強(qiáng)，要不要加強(qiáng)可按GB/T 150.3圖5-11判斷，判斷指標(biāo)為計算壓力與許用應(yīng)力的比值、錐殼半頂角，并考慮焊縫系數(shù)。

2.2 無折邊錐殼小端

半頂角較大時，錐殼小端與圓筒連接處存在著較大的環(huán)向局部薄膜應(yīng)力，疊加于總體薄膜應(yīng)力之上，同樣需要在局部應(yīng)力衰減長度范圍內(nèi)，對錐殼小端、圓筒端部進(jìn)行加強(qiáng)。

計算中，將該處的環(huán)向薄膜應(yīng)力按1.1倍的許用應(yīng)力[σ]^t進(jìn)行控制，見GB/T 150.3的式5-10，及圖5-14。

同樣，并不是所有無折邊錐殼小端都需要加強(qiáng)，要不要加強(qiáng)可按GB/T 150.3圖5-13判斷，判斷指標(biāo)為計算壓力與許用應(yīng)力的比值、錐殼半頂角，并考慮焊縫系數(shù)。

2.3 無折邊錐殼大、小端加強(qiáng)段厚度計算的另一種方法

對于除了內(nèi)壓還受其他軸向載荷的無折邊錐殼，其端部加強(qiáng)段厚度還應(yīng)按GB/T 150.3的5.6.4.4進(jìn)行計算。這種方法是通過判斷錐殼與圓筒連接處有效范圍內(nèi)的面積是否需要加強(qiáng)，來計算錐殼加強(qiáng)段的，可稱之為“面積補強(qiáng)法”。

更具體地可參考“新培訓(xùn)教程”的P261。

3. 折邊錐殼端部

若在錐殼大端設(shè)置圓弧折邊作為過渡段，可以緩和錐殼與圓筒連接處的邊緣應(yīng)力，就可以不考慮大端的加強(qiáng)。不過，這樣一來錐殼大端處就存在著兩處不連續(xù)，包括：錐殼大端部折邊過渡段相接處，折邊過渡段與圓筒相接處。

GB/T 150.3認(rèn)為在小端設(shè)圓弧過渡段效果不明顯，帶折邊小端仍要按無折邊計算。事實上，錐殼小端折邊加工上比較困難，若錐殼半頂角小于45º，還是盡量采用無折邊結(jié)構(gòu)。

3.1 折邊錐殼大端

折邊錐殼大端厚度的確定，與前面的“1 錐殼”GB/T 150.3式5-8一樣，只是將式5-8中的錐殼內(nèi)直徑改寫為錐殼大端內(nèi)直徑，即變成GB/T 150.3的式5-19。

并且，折邊錐殼大端厚度不應(yīng)小于3.2小節(jié)中的折邊錐殼大端過渡厚度，通常兩者取相等。

3.2 折邊錐殼大端的過渡段

過渡段可視為當(dāng)量碟形封頭的轉(zhuǎn)角區(qū)，所以過渡段厚度的計算，就是在碟形封頭厚度計算式（GB/T 150.3式5-4）的基礎(chǔ)上引入一與當(dāng)量半徑有關(guān)的折算系數(shù)，即GB/T 150.3式5-18。并按1.0倍許用應(yīng)力控制該處的最大應(yīng)力（包括薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力）。

并且，折邊錐殼大端過渡段厚度不應(yīng)小于3.1小節(jié)中的折邊錐殼大端厚度，通常兩者取相等。

3.3 折邊錐殼小端

GB/T 150.3認(rèn)為，錐殼小端與圓筒連接處由局部環(huán)向薄膜應(yīng)力起控制作用，小端圓弧過渡段對此局部應(yīng)力的緩和作用不明顯。因此，在GB/T 150.3中，帶折邊的錐殼小端厚度的計算步驟方法，都與“2.2 無折邊錐殼小端”一樣。

只是當(dāng)錐殼半頂角大于45º時，錐殼與圓筒連接處的等效局部薄膜應(yīng)力，改由平均環(huán)向拉應(yīng)力和平均徑向壓應(yīng)力計算得到。這一點體現(xiàn)在GB/T 150.3的圖5-15。

而半頂角小于45º時，和無折一樣，前述徑向為經(jīng)向壓應(yīng)力，這一點體現(xiàn)在GB/T 150.3的圖5-14。