超大潜深潜器结构重量控制措施分析

潜器下潜深度增加后,耐压壳体承受的海水压力也成比例增加.为了保证耐压壳体的强度和稳定性,在不更换壳体材料、不改变基本结构形式的情况下,壳体厚度将成比例增加,从而导致结构重量快速增长,结构重量与容积之间的矛盾更加突出.为了既保证耐压壳体的强度和稳定性,又确保潜器有效载荷不减少,必须采取有效措施控制结构重量.本文以典型带肋圆柱壳舱段结构为研究对象,以结构容重比参数为优化目标,采用解析法和有限元分析方法,在确保结构强度和稳定性的前题下,通过对超大潜深潜器结构重量进行优化计算,分析各项结构重量控制措施,从总体设计角度给出结构重量控制措施和建议,对超大潜深潜器设计和新材料研制具有一定的参考价值.     

基于BP-GA算法的环肋锥柱壳多目标优化设计

本文以超大潜深的潜艇耐压壳结构为研究对象,利用排水量表达式估算潜艇主尺度。通过Ansys软件的Apdl语言建立环肋锥柱壳的有限元模型,并分析计算耐压壳的强度及稳定性。以肋骨间距、耐压壳厚度和肋骨尺寸作为离散设计变量,以结构重量、总体失稳临界压力作为优化目标,实现基于神经网络和遗传算法的环肋锥柱壳多目标优化设计。在Matlab平台上,首先用拉丁超立方体抽样,再用BP神经网络建立起样本点和目标函数之间的映射关系,构建神经网络代理模型,最后调用多目标优化函数gamultiobj进行优化。优化结果表明,利用BP神经网络和遗传算法相结合进行复杂模型环肋锥柱壳的多目标优化,效率较高,精度较好,达到较理想的优化效果。     

基于BP-GA算法的环肋锥柱壳多目标优化设计

本文以超大潜深的潜艇耐压壳结构为研究对象,利用排水量表达式估算潜艇主尺度。通过Ansys软件的Apdl语言建立环肋锥柱壳的有限元模型,并分析计算耐压壳的强度及稳定性。以肋骨间距、耐压壳厚度和肋骨尺寸作为离散设计变量,以结构重量、总体失稳临界压力作为优化目标,实现基于神经网络和遗传算法的环肋锥柱壳多目标优化设计。在Matlab平台上,首先用拉丁超立方体抽样,再用BP神经网络建立起样本点和目标函数之间的映射关系,构建神经网络代理模型,最后调用多目标优化函数gamultiobj进行优化。优化结果表明,利用BP神经网络和遗传算法相结合进行复杂模型环肋锥柱壳的多目标优化,效率较高,精度较好,达到较理想的优化效果。     

藕节形大深度潜水器耐压壳体优化设计

藕节形切弧连接耐压壳体是大深度潜水器耐压壳体的一种新型结构形式.该文考虑初始缺陷和材料、几何非线性的影响,参考潜艇规范,采用外点罚函数(OPF)法的结构优化程序,研究了三藕节切弧连接耐压壳体的优化设计.在研究中,设计变量为耐压壳体的厚度半径比、球壳间距半径比、连接角,考虑强度、稳定性以及几何约束,使浮力因子最小.同时研究了设计变量在结构优化设计中的敏感性,以及设计变量对耐压壳体的浮力因子、强度和稳定性的影响.文中的研究结果可以为藕节形大深度潜水器耐压壳体的结构设计提供参考.     

某潜艇耐压壳结构强度和屈曲有限元分析

应用大型通用有限元分析软件NASTRAN对某观光潜艇耐压壳结构进行有限元直接计算，依据中国船级社《潜水系统和潜水器入级与建造规范》校核其强度、稳定性及窗座的刚度。     

潜艇内隔壁加强环的简化分析方法

提出了一种分析潜艇内隔壁加强环及耐压壳联结部位强度和刚度的简化方法，在弹性范围内将联结加强环和耐压壳的焊缝简化为一组弹簧，其弹性系数通过作用在加强环上的一组单位力所产生的变形来求出，采用有限元法对潜艇结构模型进行了计算，并与实验结果作了比较。     

超长舱段加筋圆柱壳结构优化设计

针对超长舱段加筋圆柱壳结构,分别基于等刚度和变刚度的设计理念,采用遗传算法对其结构进行优化设计研究,探究了不同分段方案以及不同材料参数对其优化设计方案的影响,优化结果表明,当材料的屈服强度较低时,由于受到强度条件限制,分别采用变刚度和等刚度的设计理念优化得到结构方案差异较小;而当采用高强度材料时,稳定性为结构设计的积极约束条件,采用变刚度的设计理念可以得到重量更轻的设计方案;同时,不同的分段方案对优化结果也有一定的影响.     

潜艇耐压液舱结构稳定性的初步研究

用有限元法分析研究潜艇耐压液舱结构的稳定性问题，通过实例分析，证实所采用的应用软件是可靠的，并指出了该区结构不存在总稳定问题，保证应力强度的耐压船体壳板，密加纵骨的耐压液舱壳板及密设加强筋的实肋板局部稳定性都是有保护的。由此可见，耐压液舱结构稳定性不是矛盾的主要方面，结构的安全性主要受制于应力强度。这些结构对耐压液舱结构的设计有重要意义。     

基于拓扑优化和尺寸优化的水下耐压球壳轻量化设计

大深度载人潜水器往往采用开孔耐压球壳作为其主要的承压结构,球壳开孔加强结构的优化设计,对减轻球壳重量,提高球壳承载能力具有重要意义。本文介绍拓扑优化的方法以及耐压球壳优化设计的基本流程,以4 500 m耐压球壳为研究对象,基于Hyperworks和Workbench软件,建立了耐压球壳的有限元模型,进行静力分析,并根据结果对球壳的开孔加强结构进行拓扑优化和尺寸优化,得到最优的加强形式。优化结果表明,优化后的耐压球壳的刚度和承载能力得到显著提高。     

潜艇耐压锥柱结合壳断裂失效J积分有限元分析

总结了基于有限元方法的断裂力学J积分理论．利用MARc软件建立了潜艇锥柱结合壳有限元分析模型，计算潜艇典型裂纹承受300m静水压力和不同炸药重量及距离下的J积分。通过对典型裂纹J积分有限元计算，从中获得典型裂纹在一次性受载(包括各种冲击载荷)下的应力强度因子。最后，根据材料的起裂韧度(KIC)对该潜艇耐压壳结构进行断裂评价。     

潜艇耐压锥柱结合壳断裂失效J积分有限元分析

总结了基于有限元方法的断裂力学J积分理论,利用MARC软件建立了潜艇锥柱结合壳有限元分析模型,计算潜艇典型裂纹承受300 m静水压力和不同炸药重量及距离下的J积分.通过对典型裂纹J积分有限元计算,从中获得典型裂纹在一次性受载(包括各种冲击载荷)下的应力强度因子.最后,根据材料的起裂韧度(KIC)对该潜艇耐压壳结构进行断裂评价.     

典型攻击武器作用下单壳体潜艇响应规律

采用平摊板厚方法,将双壳体潜艇的非耐压壳体的刚度和质量折合到耐压壳体,从而形成一个近似的单壳体潜艇。在此基础上,利用大型有限元软件对单壳体潜艇结构的冲击环境进行数值仿真研究,提取典型武器单发命中单壳体潜艇时潜艇结构不同位置处的冲击响应,对典型位置进行傅离叶谱分析和冲击响应谱分析。通过对比分析得出结论:正下方工况爆炸时潜艇的冲击响应以垂向响应为主;耐压壳和内部结构响应具有明显的规律性;各部位的冲击响应主要以中频段为主,高频的成分丰富,响应差异很大。相关结论为单壳体潜艇的艇体冲击环境评估以及进一步对其生命力水平的评估提供依据。     

多球交接耐压壳结构优化问题的研究

文章对多球交接耐压壳的结构优化问题进行了研究.通过对一系列双球交接耐压壳进行非线性有限元分析,总结了双球交接耐压壳的两种典型破坏模式.在此基础上,提出了多球交接耐压壳结构优化问题的数学模型,并对不同材料的耐压壳进行了结构优化.优化的结果表明,交接角的大小对最优化结构的重量影响十分微小,而在相同的工作深度下,某钛合金材料耐压壳的最优结构具有最小的重量.此外,文中还对多球交接耐压壳的结构形式进行了推广,提出了三种新的多球交接形式.     

潜艇耐压圆柱壳结构的可靠性研究

举艇耐压圆柱壳是潜艇承受外载的主要结构,其失效模式多种移样,而且相互关联,因此,潜艇耐压圆柱壳结构的可靠性分析是一个多复杂、相关问题的可靠性分析问题,本文从潜艇耐压圆柱壳的失效模式建立到总体及各种失效模式的可靠性大小计算,建立了一套计算潜艇耐压圆柱壳结构可靠性的分析。编制了潜艇耐压圆柱壳结构的可靠性分析计算机程序,并以具体潜艇耐压圆柱壳结构进行了可靠性分析,从其对耐压圆柱壳的计算结果可以看出,潜艇耐压圆柱壳结构的失效概率并不等于各失效模式的失效概率之和,这不同于Ｆａｕｌｋｎｅｒ做出的求和理论假定。本文的潜艇耐压圆柱壳可靠性分析,为多模态失效的系统可靠性计算开辟了新的途径,对潜艇耐压圆柱壳结构的可靠性设计提供了一定的理论基础。     

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。     

单/双壳体潜艇结构耐撞剩余强度特性研究

单/双圆柱壳体结构是潜艇的两种典型结构形式.以单/双壳体潜艇典型结构为研究对象,分别设计初始深水静压强度相当的典型单/双耐压环肋圆柱壳体结构模型,基于MSC/Dytran罚函数接触算法,开展相同撞击强度载荷作用下结构模型耐撞动态响应特性分析,提取撞击后结构模型中耐压壳体结构的稳定变形位移场,作为MSC/Marc静强度求...     

带中间支骨的耐压圆柱壳结构的优化

针对带中间支骨的耐压圆柱壳结构进行优化,采用改进的复合形法并引入裕量的概念对得到最优解时各个约束条件进行分析.数值结果表明:在现有理论公式和结构重量最轻的前提下,保证肋骨稳定性的约束条件是限制结构尺寸的最主要因素.肋骨和中间支骨的结构参数对耐压圆柱壳结构稳定性有较大影响,而壳板厚度和肋骨间距的参数变化只能在一定程度上提高耐压圆柱壳结构稳定性.     

集体逃逸舱开孔耐压球壳优化设计

开孔耐压球壳是集体逃逸舱的主要承压结构,其强度和稳定性直接关系到逃生人员的生命安全。本文推导了计算静水压力下开孔耐压球壳应力的解析单元法(AEM),该方法与有限元法计算结果吻合。对开孔耐压球壳极限强度进行有限元分析,用响应面法(RSM)建立非线性稳定性近似公式。基于强度和稳定性计算公式,联合采用多岛遗传算法(MIGA)和Hook-Jeeves法进行优化设计,得到满足强度和稳定性要求重量最轻的设计方案。     

基于遗传算法的环肋圆柱壳结构优化设计

本文对某潜器的环肋圆柱耐压壳结构开展以减重为目标的优化设计,通过使用遗传优化算法,以环肋圆柱壳结构中的肋骨尺寸、肋骨间距及壳体厚度作为优化设计变量,在强度和稳定性满足的约束条件下,得出优化后重量较轻的设计方案,同时结合理论和数值方法校核该方案下强度和稳定性,以验证方案有效性。研究结果表明,优化后理论与数值计算得出强度与稳定性符合规范要求,优化后环肋圆柱壳结构重量得到有效降低,该研究方法可为今后类似结构物优化设计提供参考。     

潜艇耐压舱段静动力性能计算分析

对一定几何尺寸、水深下的潜艇耐压舱段，设计满足强度和稳定性要求的较佳结构；以环肋柱壳为例分析各结构尺寸对其强度和稳定性的影响，并对其在流场中的振动频率进行计算分析。本设计及频率计算采用C#语言自编程序软件，快捷准确有较强实用性和工程意义。最后采用软件Ansys建立环肋柱壳模型，计算其失稳压力及频率，进一步证明理论分析结果的可靠性。