深海球形耐壓殼力學特性及試驗研究.pdf

1、根據(jù)國務院最新發(fā)布的《中國制造2025》文件，政府將大力推動發(fā)展海洋工程裝備。而作為大洋勘查和深海研究的重要裝備，潛水器起著舉足輕重的作用。作為潛水器的重要組成部分，耐壓殼是保證潛水器下潛過程中內部設備不被破壞和人員生命安全的最核心部件，其重量占到潛水器總重量的1/4-1/2。在現(xiàn)役深海潛水器中，球形耐壓殼是主流結構，典型的―蛟龍?zhí)枴m然是我國自主研發(fā)的，但耐壓殼作為核心部件仍然是從俄羅斯進口的，―蛟龍?zhí)枴哪蛪簹ひ彩乔蛐谓Y構，所以研究

2、其力學特性具有重要意義。
　　本文基于申請的2016年江蘇省研究生創(chuàng)新計劃項目《深海球形耐壓殼設備研究與開發(fā)》，對球形耐壓殼開展了力學特性的理論、數(shù)值及試驗研究，包括強度和穩(wěn)定性兩大方面。具體研究內容如下：
　?。?）研究了深海球形耐壓殼計算方法。分別建立了球形耐壓殼薄殼和厚殼的力學模型、浮力系數(shù)求解公式以及殼單元、體單元數(shù)值模型。分析1～6km球形耐壓殼強度、穩(wěn)定性、儲備浮力特性，并研究網(wǎng)格劃分形式、單元類型、密度對數(shù)值計

3、算結果的影響。研究結果表明，采用厚殼理論、體單元數(shù)值分析進行深海球形耐壓殼設計與評估更為合理。
　?。?）系統(tǒng)研究了初始幾何缺陷，其中包括彈性屈曲模態(tài)缺陷、局部缺陷，對不同深度下載人潛水器的極限承載力變化規(guī)律。通過對不同深度潛水器的有限元分析，得出了不同深度耐壓殼體受初始缺陷影響的極限承載力下降規(guī)律，可以確認大深度載人潛水器的最差屈曲模態(tài)缺陷近似等效相同缺陷幅值下的局部缺陷。
　?。?）研究發(fā)現(xiàn)球形耐壓殼的1階模態(tài)缺陷并非最

4、差缺陷，1階模態(tài)缺陷與最差缺陷的極限承載力載荷存在較大偏差，1階模態(tài)缺陷并不能代表球形耐壓殼的最差缺陷。但是隨著球形耐壓殼的厚度增加，1階模態(tài)缺陷與最差缺陷的屈曲載荷偏差逐漸減小。此時1階模態(tài)缺陷能夠近似等效球形耐壓殼的最差缺陷。
　　（4）基于本人參與研發(fā)的水壓模擬裝備和最新2013中國船級社規(guī)范，提出了兩種球形耐壓殼基于水壓試驗的驗證方法，通過這兩種方法可以得出數(shù)值模型方案在實際試驗條件下的試驗值，在有限元和理論的基礎上，進行