锥台形观察窗有机玻璃结构特性分析与优化设计

采用有限元方法,基于观察窗有机玻璃的耐压试验数据,修正耐压试验模型的观察窗与窗座的摩擦系数,建立相对准确的结构特性分析方法。通过对锥台形观察窗有机玻璃结构特性的分析和参数化研究,得到了观察窗小端外缘损伤的原因,完成了锥台形观察窗的优化设计。本文建立的观察窗结构特性分析方法可为潜水器观察窗的分析和设计提供参考。     

基于蠕变特性的耐压球壳多目标优化

本文针对载人潜器耐压球壳,在考虑了观察窗蠕变效应的基础上,设计了参数化计算流程,进行了设计变量的灵敏度分析,采用径向基神经网络建立了近似模型。进一步以临界应力、临界压力为约束,以球壳质量、主侧观察窗蠕变位移为目标,建立了多目标优化模型,采用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行了求解。结果表明:在耐压壳体质量增加幅度不大的情况下,观察窗蠕变变形优化效果明显,大大提高了载人潜水器的安全性,为载人潜水器耐压球壳设计提供了参考。     

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。     

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.     

潜艇圆筒形耐压壳体结构的分析与优化

本文讨论了潜艇圆筒形耐压壳体结构的分析与优化。强度分析采用迁移矩阵法,稳定性分析采用样条能量法。在此基础上,以壳体重量为目标函数对结构进行了优化设计。另外,还以潜艇典型耐压舱段为例讨论了变刚度肋骨对减轻重量的影响。为了方便初步设计,还给出了一些典型变刚度加肋圆柱壳的强度和稳定性近似分析公式。     

救生舱的结构的优化设计与试验分析

救生舱是救生钟或救生艇的主要耐压结构。该结构的设计优化是减少总体重量,增强水下机动性能的主要技术途径。文章针对救生舱进行了结构优化设计,推导了耐压结构的计算公式,通过编制的计算程序对结构进行了优化计算。计算程序可自动优化得到最佳尺寸,也可根据输入尺寸计算结构的耐压能力。在此基础之上,文中设计了工程使用的救生舱结构,对救生舱实物进行了耐压试验考核验证,试验结果证明满足设计要求。     

载人潜水器耐压壳结构临界失稳压力研究

采用线性屈曲与非线性屈曲中的弧长法对载人潜水器耐压球壳的稳定性进行分析,分别采用CCS、GL两种规范进行校核与比较,改进观察窗座的结构形式;并针对多开孔球壳模型,采用弧长法分析其临界失稳压力,以保障人员及设备的正常工作与运转。     

柴油机耐压排气管段材料优选及结构优化设计分析

考虑到在保证耐压排气管段的承压能力和耐腐蚀性能的前提下尽可能降低管段的重量是潜艇柴油机排气系统耐压管段材料优选及结构优化设计的主要目标,针对多种材料配套体系和多结构设计方案,用有限元计算方法对耐压排气管段的强度分布及稳定性进行计算分析,提出材料优选和结构优化设计方案,形成柴油机排气系统耐压管段材料优选和结构优化设计准则。     

载人潜水器耐压球壳的多目标优化设计

采用基于响应面(RSM)近似模型和遗传算法(GA)对某深海载人潜水器耐压球壳进行多目标优化设计。首先建立深海载人潜水器耐压球壳的结构优化模型,通过试验设计(DOE)获得设计目标的响应特性,拟合得到响应面近似模型,最后采用Pareto遗传算法对响应面模型进行多目标优化求解,得到潜水器耐压球壳的优化设计方案。     

基于压缩蠕变试验的观察窗蠕变特性研究

有机玻璃是深海耐压结构观察窗的常用材料,作为高分子材料,其在室温高压环境下的蠕变变形不容忽视.本文针对国产YB-3有机玻璃开展室温环境中的单轴压缩蠕变试验,探究材料在室温高压环境下的蠕变特性.引入温度函数对陈化理论进行修正,采用最小二乘法拟合得到材料的蠕变本构关系并与有限元分析结果进行对比验证.最后基于有机玻璃室温压缩蠕变本构关系,运用有限元方法探究不同形式观察窗的蠕变特性,可为观察窗的工程设计提供参考.     

锥边球扇形观察窗结构的协调性分析

观察窗等开口结构作为载人潜水器设计关键技术,是载人舱设计中的难点之一.文章基于数值计算方法重点开展了锥边球扇形观察窗结构分析和协调性研究.通过对球形潜水器观察窗的理论与数值方法比较分析,验证了接触有限单元法求解观察窗结构局部强度的正确性;进而通过改变窗玻璃与窗座接触面锥角,研究锥边球扇形观察窗整体应力水平与变形的优化,以及窗玻璃与窗座凸缘之间的应力集中系数与变形系数等协调性分析.最终基于接触有限元法,结合规范设计曲线,即可方便进行锥边球扇形观察窗结构的设计优化和工程应用.     

深海载人潜水器耐压球壳的接触有限元分析

深海载人潜水器在海洋资源勘察和深海科学研究如热液喷口研究、地球物理和地球化学等方面发挥越来越重要的作用.在载人潜水器的研制过程中,载人耐压球壳的安全性最受关注.基于对载人耐压球壳特点的分析,作者认为在出入舱口和三个观察窗部分严格来说是接触问题,应该采用接触有限元分析的方法而不是通过假定没有滑动采用传统的有限元分析.本文对接触问题的基本理论以及数值技术如搜索策略、最终的方程和算法等进行了介绍.然后采用有限元方法对一个深海载人耐压球壳的接触问题进行了分析.基于应力应变的分析结果,对摩擦系数对接触区应力分布的影响也进行了研究.分析发现在出入舱口和三个观察窗部分应力是协调的.通过对观察窗附近两种不同材料的变形协调分析也验证了观察窗设计的合理性.     

基于Kriging模型的深潜器多球交接耐压壳结构优化

基于Kriging模型对深潜多球交接耐压壳进行了结构优化研究.通过试验设计选取样本点,采用非线性有限元方法计算样本的极限强度,建立了Kriging模型,针对不同工作深度的耐压壳进行结构优化.研究结果表明,Kriging模型具有较高的精度,并且克服了优化算法与非线性有限元模型直接结合所带来的计算量巨大且难以得到正确的梯度信息的困难,是求解深潜多球交接耐压壳结构优化问题的有效途径.     

锥面边界球冠有机玻璃观察窗应力及试验

依据有机玻璃窗设计手册对锥面边界球冠有机玻璃观察窗进行初步设计。结合该类型有机玻璃观察窗的几何形式和受力情况给出其结构应力理论计算公式,并据此进行观察窗的优化设计。对设计的观察窗建造实尺度样机进行压力筒测试,监控实时应变和极限载荷,对结构应力和极限载荷理论计算值进行验证。     

常压潜水装具半球形观察窗蠕变特性分析

常压潜水装具半球形观察窗是常压潜水装具的关键设备之一,与仿人形耐压躯体组合,能为潜水员提供装具内的常压环境,并为潜水员提供足够的观察视野。作者针对半球形观察窗接触变形、蠕变变形等问题做出了计算分析与试验研究,并应用于半球形观察窗设计中,以期对类似水下用半球形观察窗设计提供参考。     

基于MATLAB的潜艇耐压液舱结构优化设计

本文以MATLAB为平台,进行了同心圆和准同心圆式潜艇耐压液舱结构的优化设计。计算结果与有限元计算结果相比偏于安全,两种结构形式的优化结果比较接近,考虑到工程实际,准同心圆式潜艇耐压液舱结构值得推荐。     

高强度钢舱段浮筏基座结构声学设计

[目的]提出一种同时满足声学阻抗适配和力学刚度匹配要求的高强度钢舱段浮筏基座设计方案.[方法]以某典型浮筏基座为研究对象,采用不与耐压壳体连接的结构形式,调整基座结构参数,通过有限元建模分析,对原始基座和改进基座结构的阻抗特性与固有频率进行多方案计算分析,并对考虑基座影响的耐压船体强度进行校核,获得满足设计要求的浮筏基...     

蛋形深潜器耐压壳变厚度优化设计

为了提高蛋形深潜器耐压壳的材料利用率及安全性,对蛋形耐压壳的厚度进行了优化设计。首先,建立了等厚度蛋形耐压壳有限元计算模型,分析了耐压壳的应力分布特征;然后,采用零阶优化方法在保持结构重量及容积不变的条件下改变耐压壳的厚度,并给出了优化后的耐压壳内外表面曲线拟合方程用于实际耐压壳的优化设计;最后,对比分析了蛋形耐压壳结构优化前后的最大应力值、应力分布以及屈曲强度,验证了优化后的耐压壳结构具有更好的安全性。该方法可为深潜器耐压壳结构的优化设计提供参考。     

平顶型内置式耐压液舱力学性能分析与设计

采用有限元方法研究不同工况下平顶型内置式耐压液舱及耐压船体的应力分布特征和稳定性,并对耐压液舱结构进行改进设计。结果表明,耐压液舱内外相连通时的工况各结构的应力水平较高,高应力主要出现在耐压液舱区域,耐压液舱区域结构稳定性高于非液舱区域耐压船体。采用增减板厚和增加纵向结构的方式改进设计有效地改善了液舱结构的高应力问题,该研究结果可为平顶型内置式耐压液舱结构设计提供参考。