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多球交接耐压壳屈曲特性数值分析与试验研究

发布时间:2021-10-20 07:51
  作为深海探测装备载人潜水器的关键组成部分,耐压壳的设计尤为重要。现有的深海耐压壳均为单球壳,但是单球壳存在空间利用率低、不利于舱室内部设备布置、水动力性能差等缺点;而多球交接耐压壳是单球壳的延伸结构,兼具球壳与圆柱壳的优点,不但具有较小的浮力系数,而且空间较大便于舱室内部设备布置。因此,开展多球交接耐压壳屈曲特性数值分析与试验研究,对提高多段壳结构整体稳定性以及大空间深潜器的探索与研发具有重要意义。本文主要研究内容与结论如下:(1)基于多球壳的主要几何参数,建立多球壳数值模型,分析多球壳几何参数对其结构特性的影响规律。结果表明,分析模型可简化为典型的双球壳或三球壳。为了避免引起多球壳两种典型的破坏模式,保证多球壳体开孔交接后的变形位移量与完整球壳的变形位移量一致,应用变形协调设计理论,设计多球壳的典型结构三球壳。(2)以典型的三球壳结构作为研究对象,对其开展稳定性分析。结果显示,三球壳线性屈曲具有近乎相同的邻阶屈曲载荷值;且对于三球壳而言,多阶线性屈曲模态叠加缺陷下的临界屈曲载荷值远小于单阶屈曲模态缺陷下的临界屈曲载荷值。其次,建立同尺寸参数的单球壳数值模型,开展多球壳与单球壳稳定性对... 

【文章来源】:江苏科技大学江苏省

【文章页数】:75 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 现役耐压壳结构形式
        1.2.1 球形结构
        1.2.2 柱形结构
        1.2.3 椭球形结构
        1.2.4 环形结构
        1.2.5 复合结构
    1.3 交接壳体研究现状
    1.4 壳体屈曲研究现状
    1.5 本文研究内容
第2章 多球壳设计方法
    2.1 几何参数影响规律
        2.1.1 参数设计及建模
        2.1.2 正交试验分析
    2.2 变形协调理论
        2.2.1 球形壳微单元变形位移
        2.2.2 环肋参数确定
    2.3 基于变形协调的设计
    2.4 本章小结
第3章 多球壳稳定性分析
    3.1 多球壳屈曲特性分析
        3.1.1 数值模型
        3.1.2 线性屈曲分析
        3.1.3 非线性屈曲分析
    3.2 多球壳与单球壳对比分析
        3.2.1 数值模型
        3.2.2 线性屈曲分析与对比
        3.2.3 非线性屈曲分析与对比
    3.3 多球壳与圆柱壳对比分析
        3.3.1 等容积等厚度圆柱壳设计
        3.3.2 数值模型
        3.3.3 线性屈曲分析与对比
        3.3.4 非线性屈曲分析与对比
    3.4 本章小节
第4章 基于冲压成型的比例模型试验研究
    4.1 比例模型结构参数优选
        4.1.1 数值模型
        4.1.2 环肋参数影响规律
    4.2 真实壳体稳定性分析
        4.2.1 无损测厚试验
        4.2.2 三维扫描试验
        4.2.3 非线性屈曲分析
    4.3 静水压力试验
        4.3.1 水压试验设备及原理
        4.3.2 试验结果与分析
    4.4 本章小结
第5章 基于增材制造的比例模型试验研究
    5.1 比例模型参数设计
    5.2 真实壳体稳定性分析
        5.2.1 三维扫描试验
        5.2.2 非线性屈曲分析
    5.3 试验结果与讨论
    5.4 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间学术成果及科研项目
致谢


【参考文献】:
期刊论文
[1]深水耐压壳仿生设计与分析[J]. 张建,王纬波,高杰,王明禄,唐文献,吴文伟.  船舶力学. 2015(11)
[2]蛟龙号载人潜水器的7000米级海上试验[J]. 崔维成,刘峰,胡震,朱敏,郭威,刘诚刚.  船舶力学. 2012(10)
[3]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)
[4]多球交接耐压壳结构优化问题的研究[J]. 苟鹏,崔维成.  船舶力学. 2009(02)
[5]基于Kriging模型的深潜器多球交接耐压壳结构优化[J]. 苟鹏,崔维成.  船舶力学. 2009(01)
[6]深潜器多球交接耐压壳结构性能研究[J]. 苟鹏,刘涛,崔维成.  舰船科学技术. 2008(03)
[7]初始缺陷对不同深度载人潜水器耐压球壳极限承载力的影响[J]. 王自力,王仁华,俞铭华,李良碧.  中国造船. 2007(02)
[8]薄壳非线性稳定理论的最新发展[J]. 周利,黄义.  建筑钢结构进展. 2006(04)

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]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:3446532

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