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原文传递深潜器耐压壳体疲劳寿命研究

论文题名：	深潜器耐压壳体疲劳寿命研究
关键词：	载人深潜器;耐压壳体;疲劳寿命;壳体设计
摘要：	载人深潜器可直接携带科考人员进入深海，在海底失物搜寻、生物研究和地质考察等方面发挥着重要作用。耐压球壳作为载人深潜器的关键部件直接关系人员安全和设备使用。本文以载人深潜器钛合金耐压球壳为研究对象，给出了包含裂纹萌生和裂纹扩展全过程的耐压球壳疲劳寿命预报方法，开展了疲劳可靠性分析，讨论了有关因素对疲劳寿命的影响，相关结论可为耐压球壳的设计参考。　　通过统计分析国外载人深潜器下潜深度数据，得到载人深潜器下潜深度服从Gumbel分布，其位置参数可根据深潜器主要作业区域水深确定。　　基于局部应力-应变法计算了耐压球壳的工艺疲劳寿命。通过耐压球壳载荷-应变有限元分析，并考虑球壳开口焊趾残余应力的影响，确定了疲劳评估位置；研究了残余应力大小及有效应力集中系数对工艺疲劳寿命的影响。结果表明耐压球壳具有较高的安全裕度，两个影响因素对疲劳寿命均具有较大影响，工程应用中应合理确定。　　采用能计及负应力比效应的单一曲线模型预报了耐压球壳的使用疲劳寿命。通过统计分析钛合金裂纹扩展疲劳试验数据，得到了钛合金材料参数；基于有限元手段，采用张开位移法计算了耐压球壳表面裂纹应力强度因子；对下潜深度分布、初始裂纹尺寸、残余应力等疲劳寿命影响因素进行了分析。结果表明耐压球壳使用疲劳寿命满足要求，副观察窗焊趾处由于压应力较大，相对容易发生疲劳破坏。　　开展了耐压球壳疲劳可靠性分析，讨论了设计寿命系数的影响。参考国内外相关行业可靠性设计统一标准，耐压球壳的目标可靠性指标参考值取3.5。结果表明耐压球壳可靠性满足要求，设计寿命系数影响分析可为确定耐压球壳设计寿命提供参考。
作者：	郑祖中
专业：	船舶与海洋工程
导师：	唐文勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文