深海耐压结构观察窗应力分析

大深度耐压开口结构的设计问题是深海探测装备研制过程中的关键技术问题之一.文章针对大深度载人潜水器的观察窗,从理论上给出了观察窗的应力计算方法,由此可从理论上对观察窗的结构进行优化设计,进而探索观察窗变形计算方法和蠕变计算公式.     

裂纹尖端区的应变和三轴应力

鉴于全塑性解存在的问题,Tian and Gao(2004y1]导出能反映弹性应变的弹塑性裂纹尖端场.本文给出了其三轴应力和应变分布,并给出了相应的有限元数值解.分析表明,高三轴应力引起的高弹性体变形和弹性能是诱发裂纹扩展的主要因素.     

载人深潜器观察窗的力学性能

载人球是深海载人潜水器最为关键的部件.在设计过程中,要准确了解观察窗在使用工况下的蠕变变形过程和强度变化过程,据此开展窗座设计.否则可能出现观察窗挤出窗座或者在蠕变过程中变形不协调使得密封失效,或者载人球整体抗压能力的降低.文章通过计算分析和试验两种手段,对深海观察窗的强度、蠕变、边界条件的影响进行了研究.观察窗与窗座之间的相对位移,文中认为由两部分构成:一部分是观察窗玻璃随时间的蠕变变形,另一部分为观察窗与窗座在海水压力作用下发生的挤压变形.文中采用有限元方法进行接触分析,了解在不同边界摩擦系数下,观察窗因海水压力产生的挤压变形.从加工出来的观察窗产品中,任意抽取了两套侧观察窗和两套主观察窗进行试验研究.对理论计算与试验结果进行了对比分析,相关结果可供工程设计参考.     

循环压应力下的耐压结构疲劳裂纹扩展分析

以Paris公式为代表的传统断裂理论不能对裂纹在压应力下的扩展特性做出解释,潜艇耐压壳体大部分区域处于压缩应力状态,因此文章基于McEvily公式对此进行分析.为增强其对高强钢的适应性将McEvily公式的指数设为变量,利用现有的高强钢裂纹扩展实验数据对公式的相关参数进行了拟合,并分别分析了相关参数对裂纹扩展速率的影响,最后利用拟合得到的公式,对纵向压应力最大的凸结合边内表面处的初始裂纹在恒幅循环压缩载荷(△σ=const,R=-∞)作用下的扩展情况进行了预测.     

钛合金载人舱模型球的外压压溃分析

在深海载人舱设计前,一般会通过缩比模型球的压力试验来考核材料和结构的性能,以便进一步优化结构的设计.本文结合Ti-6Al-4V ELI材料的模型球压溃后的断口分析和有限元仿真分析,对球壳的失效状态进行了说明.分析结果显示,局部屈服首先发生在球壳孔座附近,然后沿着焊缝的径向发生塌陷、撕裂,直至整个北半球发生破坏.仿真分析结果可以为载人舱球壳进一步的动态分析和冲击分析提供参考.     

弹塑性变形中的弹性效应

由于数学上的困难,弹塑性问题分析中一般忽略弹性变形.而且,求解时对本构方程的一些简化方法如不可压缩假设等被广泛采用.本文分析了一种比拟解答的优点和其在某些方面的改进,并以平面应变下的弹塑性单元体为例,详细计算和分析了不同应力状态下弹塑性变形过程中的弹性效应.     

深海耐压结构观察窗蠕变变形分析

大深度耐压开口结构的设计问题是深海探测装备研制过程中的关键技术问题之一.作者曾针对深海耐压开口结构的受力变形、蠕变以及耐压壳体变形协调等问题进行了计算分析和试验研究,并给出了观察窗应力的理论计算方法.文中进一步从理论上给出观察窗变形分析的计算方法和观察窗蠕变变形的计算公式.由此可对深海耐压开口壳体接触界面变形协调与水密技术进行理论方面的探索研究,为形成深海耐压开口结构优化设计的理论计算方法及相关技术标准的制定提供理论方面的支撑.     

深海耐压结构观察窗应力分析

大深度耐压开口结构的设计问题是深海探测装备研制过程中的关键技术问题之一。文章针对大深度载人潜水器的观察窗,从理论上给出了观察窗的应力计算方法,由此可从理论上对观察窗的结构进行优化设计,进而探索观察窗变形计算方法和蠕变计算公式。