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载人潜水器耐压壳结构设计与分析
| 论文题名： | 载人潜水器耐压壳结构设计与分析 |
| 关键词： | 载人潜水器;结构设计;耐压壳体;稳定性分析;最佳设计流程 |
| 摘要： | 伴随着经济的发展与工业的腾飞,陆地资源已经不能满足社会飞速发展的需要。占地球表面积70.8％的海洋蕴藏了丰富的油气和矿产资源,是人类的明天和未来的希望。海洋开发中的新热点是深海资源的开采与利用,载人深潜器作为深海科学考察与探索的工具之一,它能够携载科学家深入大洋深处,直观的进行科学考察与研究工作,在深海地质研究、资源调查、海洋生物研究等方面拥有着不可替代的作用,而耐压壳结构作为载人潜器中首要关键技术,关系到潜水器及人员设备的安全性,因此要求耐压壳结构具有足够的强度与稳定性。 本文基于国家重大专项项目“深水轻载作业型HOV概念设计研究”,开展耐压壳体结构的设计工作并对其做强度与稳定性分析。 首先,依据耐压壳结构设计中需要考虑的因素及最佳设计流程,确定了耐压壳体材料、结构形式、安全系数大小及球壳内径,利用CCS规范计算了壳体厚度,并根据模型初步设计尺寸计算了耐压壳体重量排水量。其次,通过比较线性屈曲与非线性屈曲分析两种有限元分析方法在稳定性分析中的优缺点,确定选用非线性屈曲分析方法来分析耐压壳体稳定性,将CCS规范、GL规范以及球壳稳定性计算中的经验公式计算结果与有限元分析结果进行了比较分析,结果表明有限元分析结果满足规范中屈曲计算的要求。通过引入初始缺陷,研究了其对耐压球壳稳定性产生的影响,通过对人员出入舱围栏及主侧观察窗座参数的改进,提高了耐压壳结构临界失稳力。最后,建立了无开孔以及多开孔耐压球壳模型,分析了耐压壳体结构强度,分析结果表明结构整体及开孔局部区域强度均满足CCS规范要求,提出了一种区别于传统围壁加强的斜面过渡加强方式,结果表明采用斜面过渡加强方式,结构的应力分布更均匀,能够有效减小应力集中问题。 |
| 作者： | 曲文新 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 韩端锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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