随机腐蚀下圆碟形水下滑翔机极限强度可靠性

发布时间：2022-10-15 14:43

　　圆碟形水下滑翔机是一款具有新概念外形设计形式的水下滑翔机,采用了绕中心轴全对称的机身结构,这种设计带来的变化是在于转向能力的提升,不再需要滑翔机作长距离的回转运动,只要微调节内部滑块的移动即可实现转向功能,机动性较常规鱼雷型水下滑翔机更优秀,适合在小水域中运行。本文便是以课题组研制的圆碟形水下滑翔机样机作为此次研究对象。我们关注的是圆碟形水下滑翔机在经历长期海水工作环境,遭受严重腐蚀的情况下结构安全。首先,耐压壳体作为滑翔机结构的重要组成部分,不仅能够为滑翔机提供所需的浮力,还起到了保护内部仪器设备的作用,为滑翔机提供足够的安全性。该结构在未来工作中经历长时间地受到海水腐蚀,将会出现不确定的随机损伤,在这样的损伤之后的整体结构是否还能满足安全的强度要求,便是这次工作关注的重点。本文便是基于水下滑翔机在海中保持悬浮态的一般工况,将滑翔机的极限强度简化成外部耐压壳体在水中的抗压能力,并在结构计算软件中进行三维仿真建模,计算结构极限强度考虑了材料非线性、结构非线性,无约束自由体等条件。根据同种材料的海底管道腐蚀实验情况,结合现有腐蚀模型拟合公式,建立相应的腐蚀模型,并用于模拟圆碟形水下滑翔机... 

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 水下滑翔机研究现状
        1.2.1 国外水下滑翔机的研究现状
        1.2.2 国内水下滑翔机的研究现状
        1.2.3 耐压壳体极限强度的研究现状
    1.3 腐蚀及其拟合模型的研究现状
        1.3.1 腐蚀实验研究现状
        1.3.2 腐蚀模型拟合的研究现状
        1.3.3 铝合金材料腐蚀研究现状
    1.4 可靠性研究现状
        1.4.1 时不变可靠性
        1.4.2 时变可靠性
        1.4.3 耐压结构可靠性应用研究现状
    1.5 本文研究内容
2 圆碟形水下滑翔机极限强度分析
    2.1 引言
    2.2 非线性问题概述
    2.3 非线性有限元分析方法
    2.4 圆碟形水下滑翔机极限强度分析
        2.4.1 圆碟形水下滑翔机有限元建模概况
        2.4.2 圆碟形水下滑翔机有限元建模计算
    2.5 本章小结
3 随机腐蚀下滑翔机耐压结构极限强度分析
    3.1 引言
    3.2 现有腐蚀模型介绍
        3.2.1 Southwell模型
        3.2.2 Melchers模型
        3.2.3 Paik模型
        3.2.4 Guedes Soares模型
        3.2.5 Weibull非线性模型
    3.3 随机腐蚀模型建立
        3.3.1 随机腐蚀模型的拟合
        3.3.2 含随机腐蚀的滑翔机模型建立
    3.4 随机腐蚀下滑翔机极限强度计算
        3.4.1 计算随机腐蚀滑翔机极限强度方法
        3.4.2 极限强度结果统计情况
    3.5 本章小结
4 随机腐蚀下滑翔机耐压结构可靠性分析
    4.1 引言
    4.2 可靠性问题
    4.3 结构可靠性理论
        4.3.1 不确定性
        4.3.2 极限状态及其描述
        4.3.3 结构可靠度和可靠度指标
    4.4 一般可靠性计算方法
        4.4.1 均值一次二阶矩法
        4.4.2 改进的一次二阶矩方法
        4.4.3 JC法
        4.4.4 响应面法
    4.5 时变可靠性计算方法
        4.5.1 时间综合法
        4.5.2 时间离散法
        4.5.3 首次穿越法
        4.5.4 时变可靠性危险概率法
    4.6 滑翔机时变可靠性计算
        4.6.1 滑翔机瞬时可靠性计算
        4.6.2 滑翔机时变可靠性计算
        4.6.3 时变失效概率和瞬时失效概率对比
        4.6.4 两种模型的时变失效概率结果对比
        4.6.5 两种模型下不同工况的时变失效概率对比
    4.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]载人潜水器耐压壳体结构疲劳可靠性分析[J]. 李金华,白德乾,刘铁生.  山东科学. 2019(02)
[2]随机腐蚀船体板结构极限强度分析[J]. 冯国庆,胡冰楠,吴明远,任慧龙.  华中科技大学学报(自然科学版). 2015(12)
[3]船用铝合金在海洋环境中的腐蚀研究[J]. 侯健,张彭辉,郭为民.  装备环境工程. 2015(02)
[4]圆碟形水下滑翔机的创新设计及应用前景[J]. 杨豪,陈济民,初再宇.  硅谷. 2015(04)
[5]某型UUV耐压壳体可靠性分析[J]. 李强兵,赵嘉媛.  机械工程师. 2014(10)
[6]大深度载人潜器耐压壳极限强度的简化算法[J]. 熊志鑫.  工程力学. 2014(05)
[7]铝合金深海腐蚀的研究现状及发展趋势[J]. 黄雨舟,董丽华,刘伯洋.  材料保护. 2014(01)
[8]水下滑翔机水动力外形研究综述[J]. 李志伟,崔维成.  船舶力学. 2012(07)
[9]无约束自由体有限元分析中的准静态法[J]. 刘文一,陈雪,李玉龙,杨培源.  火力与指挥控制. 2012(01)
[10]Development and Experiments of the Sea-Wing Underwater Glider[J]. 俞建成,张艾群,金文明,陈琦,田宇,刘崇杰.  China Ocean Engineering. 2011(04)

博士论文
[1]含腐蚀损伤船体结构屈曲评估方法研究[D]. 张岩.大连理工大学 2011
[2]混合驱动水下滑翔器系统设计与性能分析[D]. 武建国.天津大学 2010

硕士论文
[1]碟形水下滑翔机结构稳定性与强度研究[D]. 张凡.大连海事大学 2017
[2]耐压壳体结构的静动力学计算与可靠性分析[D]. 陈猛.河南科技大学 2015
[3]大深度载人潜水器钛合金耐压球壳疲劳可靠性分析[D]. 陈承皓.上海交通大学 2012
[4]深球壳几何非线性静动态分析[D]. 李华.兰州理工大学 2010
[5]潜器耐压壳体结构可靠性分析[D]. 梁超.哈尔滨工程大学 2008



本文编号：3691494