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潜器观察设备耐压壳体优化设计研究
| 论文题名： | 潜器观察设备耐压壳体优化设计研究 |
| 关键词： | 潜器观察设备;耐压壳体;结构设计;有限元分析 |
| 摘要： | 随着人类对能源消费的增长,海洋已成为人类在高科技研究领域中有待深度开发的宝地之一,也成为各国重要的战略目标,是近几年国际上竞争激烈的热点之一。如何保护海洋科技合法的研究部署和海洋资源合理的开发利用,具有先进可靠的监视控制设备成为首要条件。潜器观察设备是重要的监控和搜索工具之一,可随安装基体潜伏于特定海水深度下观察监控和搜索海面目标,在保护海洋能源的合理开发利用过程中发挥着不可替代的作用。由于潜器观察设备的重要地位和作用,近年来关于它的研究引起越来越多学者的关注。 耐压壳体是潜器观察设备主要承力结构,需要承受高的海水外压,耐压壳体的结构设计直接影响着潜器观察设备的有效作用载荷。通过材料的对比选择,采用高比强度和刚度的钛合金材料作为耐压壳体主体结构材料,选用能承受外界海水压力的增加透光性能的玻璃材料作为保护窗罩。通过对耐压壳体部件进行有限元分析和试验验证,验证所提出的设计方案能否满足预期使用要求。 在特定的使用工况下,经过综合考虑,本论文提出了单一开口和多个窗口分开布置的圆柱形耐压壳体结构形式,以及玻璃与耐压壳体连接处的密封方式。对不同结构形式耐压壳体部件进行设计研究和分析验证,通过验证结果提出了耐压壳体的结构优化设计方案,结果表明优化设计后,耐压壳体的结构设计和玻璃与耐压壳体连接处的密封方式及保护措施均达到预期使用要求。 通过试验验证结果表明,在理论指导下利用大型有限元结构分析软件ANSYS,建立有限元静力学计算模型,建模时采用块单元作为分析单元,模拟实际的受静水压力条件,耐压壳体在Mpa外压下受力状态和稳定性的变化情况是合理可靠的,通过该设计方法得到的多个密封观察窗口耐压壳体结构布局合理且能够满足强度要求。 采用数值计算和有限元仿真分析方法设计的能随安装基体潜伏于特定海水深度下的潜器观察设备耐压壳体结构,根据模拟结果获得实际装配中的理论参数并通过实验验证,表明优化设计后的耐压壳体部件结构形式能满足潜器观察设备的工况要求。 |
| 作者： | 付娜 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张屹;杜开荣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 三峡大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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