7000米級(jí)深海滑翔機(jī)復(fù)合材料耐壓艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、水下滑翔機(jī)是一種新興的自主水下機(jī)器人，它具有維護(hù)簡(jiǎn)單及其制造成本低、并可重復(fù)大量地投放等特點(diǎn)，為了滿足人們對(duì)深海海域進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間大范圍觀測(cè)的需求。7000米級(jí)深?；铏C(jī)是在中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)支持下，面向深海水體觀測(cè)需求展開研制工作。深海環(huán)境強(qiáng)大的水壓對(duì)水下滑翔機(jī)的耐壓殼體提出了嚴(yán)酷的考驗(yàn)。選用樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為7000米深?；铏C(jī)耐壓艙體的材料具有很多輕質(zhì)合金所不具備的優(yōu)勢(shì)，如:比強(qiáng)度高、比剛度高、腐蝕性能優(yōu)異，導(dǎo)熱率低以及抗疲勞

2、能力強(qiáng)等等[1]。然而，對(duì)于深海耐壓艙體采用纖維復(fù)合材料進(jìn)行設(shè)計(jì)遠(yuǎn)不及使用金屬材料成熟，由于纖維復(fù)合材料與金屬材料的生產(chǎn)工藝及力學(xué)性能的巨大差異，復(fù)合材料耐壓艙需要不同的設(shè)計(jì)方法。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.耐壓艙整體結(jié)構(gòu)形式確定
　　確定了7000米級(jí)深?；枘蛪号撘蕴祭w維復(fù)合材料為圓柱殼體部分兩端密封端蓋為鈦合金球殼的整體結(jié)構(gòu)形式。
　　2.碳纖維圓柱殼力學(xué)分析
　　由于各向異性材料的復(fù)雜性很難得到精確的

3、解析解，通過對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算了碳纖圓柱殼各層的軸向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力，并采用最大強(qiáng)度理論和蔡—吳強(qiáng)度準(zhǔn)則進(jìn)行了校核。
　　3.耐壓艙體有限元分析
　　運(yùn)用有限元方法對(duì)碳纖維復(fù)合材料圓柱殼及鈦合金球殼進(jìn)行了靜力分析。并對(duì)圓柱殼進(jìn)行了特征值屈曲和非線性屈曲分析。采用運(yùn)用參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法對(duì)鈦合金球殼進(jìn)行了設(shè)計(jì)解決了碳纖維簡(jiǎn)體與金屬銜接處的應(yīng)力集中問題。同時(shí)對(duì)耐壓艙在下潛過程中的壓縮變形進(jìn)行了定量分析
　　4.碳纖維耐壓筒水壓實(shí)