深海球形耐壓殼力學(xué)特性及試驗(yàn)研究.pdf

1、根據(jù)國(guó)務(wù)院最新發(fā)布的《中國(guó)制造2025》文件，政府將大力推動(dòng)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(guò)程中內(nèi)部設(shè)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(jié)構(gòu)，典型的―蛟龍?zhí)枴m然是我國(guó)自主研發(fā)的，但耐壓殼作為核心部件仍然是從俄羅斯進(jìn)口的，―蛟龍?zhí)枴哪蛪簹ひ彩乔蛐谓Y(jié)構(gòu)，所以研究

2、其力學(xué)特性具有重要意義。
　　本文基于申請(qǐng)的2016年江蘇省研究生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目《深海球形耐壓殼設(shè)備研究與開發(fā)》，對(duì)球形耐壓殼開展了力學(xué)特性的理論、數(shù)值及試驗(yàn)研究，包括強(qiáng)度和穩(wěn)定性兩大方面。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）研究了深海球形耐壓殼計(jì)算方法。分別建立了球形耐壓殼薄殼和厚殼的力學(xué)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(qiáng)度、穩(wěn)定性、儲(chǔ)備浮力特性，并研究網(wǎng)格劃分形式、單元類型、密度對(duì)數(shù)值計(jì)

3、算結(jié)果的影響。研究結(jié)果表明，采用厚殼理論、體單元數(shù)值分析進(jìn)行深海球形耐壓殼設(shè)計(jì)與評(píng)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(duì)不同深度下載人潛水器的極限承載力變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)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(rèn)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(shí)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(guó)船級(jí)社規(guī)范，提出了兩種球形耐壓殼基于水壓試驗(yàn)的驗(yàn)證方法，通過(guò)這兩種方法可以得出數(shù)值模型方案在實(shí)際試驗(yàn)條件下的試驗(yàn)值，在有限元和理論的基礎(chǔ)上，進(jìn)行