深海耐压舱设计的ANSYS仿真研究

发布时间：2020-08-04 22:02

【摘要】：海洋,蕴藏着总量巨大、种类丰富的自然资源,随着人类社会的发展,人们越来越意识到海洋的重要性。然而,人类已经能够轻易地在地表任何地方留下足迹,能够将自己送入外太空,却很少有国家可以畅游海底,探寻大洋深处的秘密,深海高压环境制约了人类对深层的海水的探索。深海耐压结构为水下机器人的仪器设备提供了常压工作环境,保证舱内仪器设备安全可靠运行,圆柱型的耐压舱是水下滑翔机最常用的耐压结构。耐压舱不仅是深海静水压力的主要承担者,同时是滑翔机浮力的主要提供者。水下滑翔机是一种将水下机器人技术与海洋浮标技术相结合、通过改变自身净浮力(重力与浮力之差)和重心相对体心的位置提供驱动力的新型水下机器人系统。本文研究的内容,就是设计一种新型的水下滑翔机的耐压舱,并利用有限元分析软件ANSYS研究解决在设计过程中出现的问题,得到水下滑翔机耐压舱设计的最优方案。本论文首先介绍了国内外主要水下滑翔机发展和使用情况,简述了当代主流工程应用有限元分析软件—-ANSYS,并阐述了课题的来源及研究意义,介绍了论文的研究内容。在此基础之上,对水下滑翔机的耐压舱结构进行了全新的设计,并利用ANSYS软件模拟它在深海高压条件的结构强度和稳定性表现,得到最优的设计方案。首先根据水下滑翔机的设计要求初步敲定了耐压舱的结构和尺寸,耐压舱为圆柱型结构,包含耐压舱筒身及其端盖。筒身的设计选用了不同的材料,并利用ANSYS软件对不同材料筒身进行有限元仿真分析,在相同载荷和约束条件下改变筒身壁厚等,分别得到他们的整体形变情况和稳定性,依据仿真结果选择适当的简身设计方案。耐压舱端盖的最优设计方案也是通过对比同等载荷和约束条件下不同形状和厚度的ANSYS仿真结果得到。在筒身与端盖连接处设计了耐压舱的密封结构,并依据国家标准设计了密封的沟槽的宽度和深度以及0形圈规格尺寸。最后,根据最优设计方案制作完成的耐压舱分别通过了水压可靠性和爆破性试验,充分验证了耐压舱的可靠性,并且得到了它的耐压极限。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.941

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本文编号：2781138