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考虑累积塑性的耐压壳极限承载能力评估方法研究
| 论文题名： | 考虑累积塑性的耐压壳极限承载能力评估方法研究 |
| 关键词： | 深潜器;耐压球壳;循环载荷;累积塑性;极限承载力 |
| 摘要： | 耐压球壳作为深潜器的主要承载结构之一必须有足够的结构强度和稳定性来承受极大的深海水压作用，保证深潜器能够绝对安全、有效的进行工作任务。耐压球壳跟随深潜器在深海范围内一次次下潜和返回的过程中，可能产生不断累积的塑性变形使得耐压球壳极限承载能力受到一定的影响，这种现象在耐压球壳下潜深度更深，重量更轻，容量更大的方向优化时会更加明显。而现有的计算和校核耐压球壳极限承载力的方法都还是在单调递增的载荷下一次性使得耐压球壳崩溃的理念上进行的。因此本文针对循环载荷下耐压球壳的极限承载力变化问题，采用数值仿真的方法探究讨论了初始缺陷、开孔因素对耐压球壳极限承载力的影响。开展了加筋板循环拉压试验验证了考虑塑性累积的有限元计算方法的准确性。提出了考虑累积塑性的循环载荷下耐压球壳的极限承载力仿真计算方法。并对于影响循环载荷下极限承载力的各种因素进行了分析讨论，为考虑累积塑性影响的耐压球壳设计提出相关的建议。本文主要研究内容如下： （1）通过数值模拟，开展了缺陷形式以及缺陷大小对耐压球壳极限承载能力的影响研究。比较讨论了耐压壳的极限承载力对不圆度、局部挠度缺陷、多处挠度缺陷这几种因素的敏感程度。同时还展开了针对耐压球壳开孔加强设计的仿真计算，讨论了开孔大小、围壁厚度和围壁高度对耐压球壳极限承载力的影响，并将上述缺陷形式赋予耐压球壳预测了耐压球壳的极限承载力。 （2）开展了加筋板的循环拉压试验并进行了考虑塑性累积的有限元仿真计算。首先在试验中观察到，加筋板结构在极端循环载荷下发生了应力松弛和棘轮效应的现象。对比试验结果和仿真结果，验证了考虑塑性累积的有限元方法的准确性和可靠性。 （3）提出了考虑塑性累积的耐压球壳在循环载荷下的极限承载力的仿真计算方法。基于仿真结果对耐压球壳在不同循环载荷下的极限承载力变化规律进行了对比分析。同时对比了不同安全系数标准下的耐压球壳在其极限深度下的极限承载力的变化规律。最后对考虑塑性累积的耐压球壳的安全系数和开孔设计提出了有意义的建议，探讨了考虑累积塑性的耐压球壳安全评价体系。 |
| 作者： | 黄汪洋 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 乐京霞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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