載人潛水器耐壓殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與工業(yè)的騰飛,陸地資源已經(jīng)不能滿足社會(huì)飛速發(fā)展的需要。占地球表面積70.8％的海洋蘊(yùn)藏了豐富的油氣和礦產(chǎn)資源,是人類(lèi)的明天和未來(lái)的希望。海洋開(kāi)發(fā)中的新熱點(diǎn)是深海資源的開(kāi)采與利用,載人深潛器作為深?？茖W(xué)考察與探索的工具之一,它能夠攜載科學(xué)家深入大洋深處,直觀的進(jìn)行科學(xué)考察與研究工作,在深海地質(zhì)研究、資源調(diào)查、海洋生物研究等方面擁有著不可替代的作用,而耐壓殼結(jié)構(gòu)作為載人潛器中首要關(guān)鍵技術(shù),關(guān)系到潛水器及人員設(shè)備的安全性,因此

2、要求耐壓殼結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。
　　本文基于國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目“深水輕載作業(yè)型HOV概念設(shè)計(jì)研究”,開(kāi)展耐壓殼體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作并對(duì)其做強(qiáng)度與穩(wěn)定性分析。
　　首先,依據(jù)耐壓殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要考慮的因素及最佳設(shè)計(jì)流程,確定了耐壓殼體材料、結(jié)構(gòu)形式、安全系數(shù)大小及球殼內(nèi)徑,利用CCS規(guī)范計(jì)算了殼體厚度,并根據(jù)模型初步設(shè)計(jì)尺寸計(jì)算了耐壓殼體重量排水量。其次,通過(guò)比較線性屈曲與非線性屈曲分析兩種有限元分析方法在穩(wěn)定性分析中的優(yōu)缺

3、點(diǎn),確定選用非線性屈曲分析方法來(lái)分析耐壓殼體穩(wěn)定性,將CCS規(guī)范、GL規(guī)范以及球殼穩(wěn)定性計(jì)算中的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果與有限元分析結(jié)果進(jìn)行了比較分析,結(jié)果表明有限元分析結(jié)果滿足規(guī)范中屈曲計(jì)算的要求。通過(guò)引入初始缺陷,研究了其對(duì)耐壓球殼穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響,通過(guò)對(duì)人員出入艙圍欄及主側(cè)觀察窗座參數(shù)的改進(jìn),提高了耐壓殼結(jié)構(gòu)臨界失穩(wěn)力。最后,建立了無(wú)開(kāi)孔以及多開(kāi)孔耐壓球殼模型,分析了耐壓殼體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,分析結(jié)果表明結(jié)構(gòu)整體及開(kāi)孔局部區(qū)域強(qiáng)度均滿足CCS規(guī)范