水下机器人耐压舱结构设计及优化

发布时间：2023-08-04 19:11

　　耐压舱作为水下机器人的主要承压部件,不仅为水下机器人核心元件提供了必要的安装空间,而且为水下机器人在水下高压条件下稳定作业提供了保障,其质量更是制约着水下机器人的成本及续航时间,故设计一种强度高、密封性好、质量小的水下机器人耐压舱具有重要意义,其具体研究内容如下:根据所设计水下机器人的实际工况及轻量化原则设计了一种由球形壳体及圆板形封头所构成的耐压舱结构,并对其进行了强度及稳定性分析,通过建立临界压力方程计算出了耐压舱的稳定条件、临界压力值及临界应力值。同时对耐压舱进行了动力学分析,通过里兹法及Reissner-Naghdi薄壳理论得出了其振动频率方程及动力学方程。利用ANSYS Workbench对耐压舱壳体及封头进行了强度仿真分析,由结果云图可知两者所受最大等效应力均在材料许用应力值范围内,且最大形变量也符合设计要求,耐压舱强度及稳定性良好。同时对耐压舱壳体进行了模态分析得出了其六阶模态的固有频率,并与其共振频率进行了比较,结果表明壳体固有频率远离其共振频率无共振危险。然后简化了耐压舱密封模型,并利用ANSYS Workbench对其进行了密封仿真分析,结果显示O型密封圈堵住了密封...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 水下机器人的分类及应用
    1.3 水下机器人耐压舱国内外研究现状
        1.3.1 水下机器人耐压舱国外研究现状
        1.3.2 水下机器人耐压舱国内研究现状
    1.4 论文主要研究内容
第二章 水下机器人耐压舱结构设计
    2.1 耐压舱壳体结构设计
    2.2 耐压舱封头结构设计
    2.3 耐压舱舱体连接设计
    2.4 耐压舱密封设计
    2.5 耐压舱强度及稳定性分析
    2.6 耐压舱动力学分析
    2.7 本章小结
第三章 水下机器人耐压舱仿真分析
    3.1 耐压舱壳体强度仿真分析
    3.2 耐压舱壳体模态分析
    3.3 耐压舱封头强度仿真分析
    3.4 耐压舱密封仿真分析
    3.5 本章小结
第四章 水下机器人耐压舱参数优化
    4.1 耐压舱壳体参数优化
        4.1.1 壳体优化参数设置
        4.1.2 DOE试验设计及模型精度检验
        4.1.3 灵敏度分析
        4.1.4 多目标优化设计
    4.2 耐压舱封头参数优化
        4.2.1 封头优化参数设置
        4.2.2 DOE试验设计及模型精度检验
        4.2.3 灵敏度分析
        4.2.4 多目标优化设计
    4.3 本章小结
第五章 水下机器人耐压舱打压实验及湖测实验
    5.1 耐压舱打压实验
    5.2 耐压舱湖测实验
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要工作与总结
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3838840