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外压信号浮标的结构设计及可靠性分析
| 论文题名： | 外压信号浮标的结构设计及可靠性分析 |
| 关键词： | 信号浮标;有限元分析;优化设计;可靠性分析;数值迭代法;壳体结构 |
| 摘要： | 信号浮标多用于舰艇通讯、海洋环境检测以及航标领域，由于其使用的特殊性，在保证其结构可靠性的前提下减小其重量显得愈发重要。由相关文献和国标CB767-68知，目前国内信号浮标多采用压力容器的常规方法设计，在设计时采用增大安全系数来保证结构可靠性，设计的浮标壳体有很大的裕度。本课题利用压力容器分析设计方法和基于有限元方法的结构分析和优化技术进行浮标壳体的设计，具有重要的实际应用意义。 本文首先分析了信号浮标的结构，根据已知的部分参数，依据压力容器分析设计方法对浮标的基本构件进行了初始设计和校核，完成密封设计和浮标模型建立；对简化后的浮标壳体和法兰进行了有限元分析，找出壳体危险的部位并进行补强；分析了浮标壳体的承载能力，为后面壳体的优化设计和可靠性分析提供了依据。 然后，根据设计要求，依据优化设计的基本原理以浮标重量最小为目标建立了浮标壳体的优化数学模型，分别运用数值迭代法和有限元法进行了优化求解。数值迭代法中分别利用了序列二次规划法、微分进化算法以及内点罚函数法进行优化求解，确定了锥体上加强圈的位置；有限元法中，建立了壳体的参数化模型，对封头和锥体的厚度为设计变量进行优化求解；综合分析两种优化结果并和初始设计做了比较分析，结果表明优化设计改善了壳体上应力集中，降低了壳体的重量。 最后对优化补强后的浮标壳体进行了可靠性分析。分析了基于有限元方法进行可靠性计算的思路，建立了浮标壳体可靠性分析的APDL文件，使用蒙特卡洛拉丁超立方法进行求解，分析了壳体结构的可靠性结果和对结构强度影响较大的参数。 |
| 作者： | 郑保密 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 佟宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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