球形耐压壳屈曲理论及试验研究

发布时间：2021-01-06 02:10

　　潜水器是大洋勘查与科学研究的重要装备,而耐压壳是潜水器重要组成部件之一。球形耐压壳因其结构简单,受力均匀等优势,已成为大深度潜水器的首选。深海球壳多为中厚壳,屈曲是其主要失效形式,其特性受到材料及几何缺陷影响;经典理论解析很难精确预估球形耐压壳的承载力。同时,各国船级社制定的球壳规范标准存在较大差距。因此,深入研究球形耐压壳稳定性特性,寻求精确的屈曲预测计算方法,对提高耐压壳体和潜水器的性能以及保障大洋勘探的安全等具有重大意义。本文主要研究内容与结论如下:（1）基于理论与数值分析,探究球形耐压壳强度、刚度和线性屈曲特性。结果表明,数值解与解析解具有高度的吻合度,且最大应力与最大变形出现在球形耐压壳的内表面。同时,随着厚径比的增加,球形耐压壳的变形逐渐减少,但厚径比为0.08的球壳,其内表面变形高达4.375mm;因而,耐压壳刚度校核应被各船级社规范所考虑。此外,屈曲分析发现随着厚径比的增加,薄厚壳理论差距越来越大,表明薄壳理论不再适合中厚度球壳。（2）开展不同厚径比球形耐压壳弹塑性屈曲分析。结果表明,材料塑性对壳体屈曲起着非常重要的作用;壳体厚度越厚,对材料塑性的敏感度就越高。同时,基... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 壳体屈曲研究现状
        1.2.1 解析法
        1.2.2 数值法
        1.2.3 试验法
    1.3 球形耐压壳研究现状
        1.3.1 屈曲特性
        1.3.2 承载计算
    1.4 本文研究内容
第2章 球形耐压壳线弹性力学特性
    2.1 材料与方法
        2.1.1 理论模型
        2.1.2 数值模型
    2.2 结果分析及讨论
        2.2.1 理论分析
        2.2.2 数值分析
    2.3 本章小结
第3章 球形耐压壳弹塑性屈曲特性
    3.1 几何与材料
    3.2 完美球壳屈曲分析
        3.2.1 材料与方法
        3.2.2 结果分析及讨论
    3.3 缺陷球壳屈曲分析
        3.3.1 材料与方法
        3.3.2 结果分析及讨论
    3.4 本章小结
第4章 球形耐压壳极限承载力计算
    4.1 钛合金球形耐压壳计算公式
        4.4.1 公式推导
        4.4.2 公式验证
    4.2 高强度钢球形耐压壳计算公式
        4.2.1 公式推导
        4.2.2 公式验证
    4.3 计算软件开发
        4.3.1 系统框架
        4.3.2 系统界面说明
        4.3.3 实例分析
    4.4 本章小结
第5章 球形耐压壳比例模型试验研究
    5.1 材料与方法
        5.1.1 模型制作
        5.1.2 试验过程
    5.2 结果分析及讨论
        5.2.1 试验结果分析
        5.2.2 数值结果分析
    5.3 材料和缺陷影响规律
        5.3.1 材料模型影响分析
        5.3.2 几何缺陷影响分析
    5.4 本章小结
总结与展望
    一、总结
    二、创新点
    三、展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术成果及参与的科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]全海深潜水器的技术现状和发展综述[J]. 徐伟哲,张庆勇.  中国造船. 2016(02)
[2]深海载人潜水器的现状与展望[J]. 刘峰.  工程研究-跨学科视野中的工程. 2016(02)
[3]大深度载人潜水器耐压壳结构研究现状及最新进展[J]. 李文跃,王帅,刘涛,沈允生,叶聪.  中国造船. 2016(01)
[4]蛋形耐压壳力学特性研究[J]. 张建,王明禄,王纬波,潘宝俊,吴文伟.  船舶力学. 2016(Z1)
[5]深海球形耐压壳力学特性研究[J]. 张建,高杰,王纬波,唐文献,周通.  中国造船. 2015(04)
[6]我国载人深渊器的发展策略及当前进展[J]. 崔维成.  江苏科技大学学报(自然科学版). 2015(01)
[7]考虑初始形状影响的耐压球壳临界载荷简化计算公式[J]. 王丹,万正权.  船舶力学. 2014(05)
[8]载人深潜器钛合金耐压球壳极限强度可靠性分析[J]. 石佳睿,唐文勇.  船海工程. 2014(02)
[9]蛟龙号载人潜水器的5000米级海上试验[J]. 崔维成,刘峰,胡震,朱敏,郭威,王春生.  中国造船. 2011(03)
[10]深潜器载人球壳规范设计公式的比较(英文)[J]. 潘彬彬,崔维成.  船舶力学. 2011(03)

硕士论文
[1]多蛋形交接耐压壳仿生设计及试验研究[D]. 左新龙.江苏科技大学 2017
[2]基于蛋壳生物学特性的深海耐压壳仿生研究[D]. 王明禄.江苏科技大学 2017
[3]深海球形耐压壳力学特性及试验研究[D]. 高杰.江苏科技大学 2017



本文编号：2959724