計(jì)及海洋參數(shù)水下滑翔機(jī)耐壓殼體優(yōu)化.pdf

1、水下滑翔機(jī)是一種新型的水下監(jiān)測(cè)儀器平臺(tái),通過調(diào)節(jié)自身的浮力來實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng),并利用兩側(cè)的機(jī)翼實(shí)現(xiàn)滑翔運(yùn)動(dòng),因此具有能耗低、大航程的特點(diǎn)。由于其他原因造成浮力調(diào)節(jié)損失,勢(shì)必會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的浮力調(diào)節(jié)能力,使之不能精確控制滑翔機(jī)的行程運(yùn)動(dòng)。海水在垂直方向上的密度增加會(huì)導(dǎo)致耐壓殼體浮力增加,而由于海水壓力導(dǎo)致殼體壓縮變形又會(huì)導(dǎo)致耐壓殼體浮力減小,因此通過殼體的優(yōu)化設(shè)計(jì),在耐壓殼體滿足使用要求的前提下,控制殼體的變形量,使之和由于海水密度增加導(dǎo)致浮

2、力增加量之差趨于為零,對(duì)提高滑翔機(jī)的控制精度,增加航程,具有重要的意義。本文主要研究?jī)?nèi)容及貢獻(xiàn)如下:
　　(1)本文首先對(duì)滑翔機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。采用有限元法,基于工程化的思想,對(duì)加強(qiáng)環(huán)進(jìn)行了設(shè)計(jì),使其可以滿足強(qiáng)度條件,與殼體的密封條件和最小慣性矩條件?？紤]海水的腐蝕效應(yīng),基于可靠性設(shè)計(jì)方法,對(duì)耐壓殼體的壁厚進(jìn)行了初步設(shè)計(jì),使其強(qiáng)度條件,穩(wěn)定性條件,疲勞強(qiáng)度條件和腐蝕條件的可靠度均大于99.97％,為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

3、,同時(shí)也為滑翔機(jī)耐壓殼體設(shè)計(jì)提供了示范作用。
　　(2)合理的對(duì)耐壓殼體結(jié)構(gòu)形式和加強(qiáng)環(huán)進(jìn)行了簡(jiǎn)化,在保持應(yīng)力,應(yīng)變基本不變的情況下,使耐壓殼體結(jié)構(gòu)形式與理論計(jì)算模型相一致。使帶有減重孔,縱剖面面積無法計(jì)算的加強(qiáng)環(huán),簡(jiǎn)化成縱剖面面積一致的加強(qiáng)肋形式。推導(dǎo)出靜浮力的計(jì)算公式。對(duì)耐壓殼體的約束條件進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。利用特征值屈曲分析,分析了初始缺陷對(duì)耐壓殼體承載能力的影響。在workbench平臺(tái)上二次開發(fā),利用Commands命令,設(shè)

4、置相應(yīng)體積變化量作為導(dǎo)出參數(shù),為耐壓殼體的優(yōu)化提供了一種簡(jiǎn)單,高效的設(shè)計(jì)方法。
　　(3)選定了與相應(yīng)體積變化量有關(guān)的九個(gè)參數(shù),分別采用理論計(jì)算和有限元分析,對(duì)各個(gè)參數(shù)與相應(yīng)體積變化量的關(guān)系做了研究,得到了相應(yīng)體積變化量與九個(gè)參數(shù)的關(guān)系曲線。分別以鋁合金7075T6、鈦合金TA2和碳纖維材料T300/5028的耐壓殼體為例,采用目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化方法,以相應(yīng)體積變化量為目標(biāo)函數(shù),以強(qiáng)度條件、穩(wěn)定性條件等為約束條件,對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,使