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海底观测仪耐压壳体强度特性研究

汪静 王伟奇 朱晓培 黄兴

汪静, 王伟奇, 朱晓培, 黄兴. 海底观测仪耐压壳体强度特性研究[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(3): 377-381. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200018
引用本文: 汪静, 王伟奇, 朱晓培, 黄兴. 海底观测仪耐压壳体强度特性研究[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(3): 377-381. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200018
WANG Jing, WANG Weiqi, ZHU Xiaopei, HUANG Xing. Research on Strength Characteristics of Seabed Observer Pressure Hull[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(3): 377-381. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200018
Citation: WANG Jing, WANG Weiqi, ZHU Xiaopei, HUANG Xing. Research on Strength Characteristics of Seabed Observer Pressure Hull[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(3): 377-381. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200018

海底观测仪耐压壳体强度特性研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200018
基金项目: 

宜昌市应用基础研究项目 A19-302-20

湖北省职业技术教育科学研究课题 ZJGB2019093

详细信息
    作者简介:

    汪静(1982-), 硕士研究生, 研究方向为现代制造工艺, 337569567@qq.com

    通讯作者:

    王伟奇, 讲师, 硕士研究生, 605366180@qq.com

  • 中图分类号: TG156

Research on Strength Characteristics of Seabed Observer Pressure Hull

  • 摘要: 以1 000 m水深某海底观测仪耐压壳体为研究对象,运用有限单元法,对比分析经典公式计算结果,分析经验公式的局限性;通过线性屈曲和非线性后屈曲分析得到不同长径比模型临界载荷的变化规律和极限强度以及后屈曲行为的变化特点;通过多工况的有限元计算分析,推导加筋圆柱壳的临界失稳载荷公式,最终得到重量减轻14.8%加筋圆柱壳结构。
  • 图  1  耐压壳体结构形式

    图  2  1阶屈曲模态

    图  3  长度与临界失稳载荷关系

    图  4  长径比与后屈曲变形关系

    图  5  圆柱壳加筋

    图  6  加筋圆柱壳稳定性和筋宽度(高度)关系

    图  7  加筋圆柱壳稳定性和筋数量关系

    图  8  加筋圆柱壳后屈曲形态

    表  1  钛合金物理参数

    参数 数值 参数 数值
    弹性模量E/MPa 1.127×105 屈服强度σs/MPa 872
    泊松比υ 0.3 抗拉强度σb/MPa 941
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    表  2  临界失稳载荷计算值

    D/mm L/mm L/D P0/MPa PC/MPa P0/PC
    500 750 1.5 5.99 10 60%
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    表  3  各长径比模型后屈曲行为

    L/D 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
    变形云图
    1.00 2.41 2.03 1.43 0.60 11.56 10.56 10.01
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    表  4  h=4时各工况下ns关系

    工况 筋的数量n s
    1 1 4 6 8 10 12
    2 2 4 6 8 10 12
    3 3 4 6 8 10 12
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    表  5  s=4时各工况下nh关系

    工况 筋的数量n h
    4 1 4 6 8 10 12
    5 2 4 6 8 10 12
    6 3 4 6 8 10 12
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    表  6  h=4各工况计算结果

    s P0/P10 M/M10
    n=1 n=2 n=3 n=1 n=2 n=3
    4 0.60 0.60 0.60 0.82 0.82 0.83
    6 0.60 0.61 0.61 0.82 0.83 0.83
    8 0.60 0.62 0.63 0.82 0.83 0.83
    10 0.61 0.62 0.64 0.82 0.83 0.83
    12 0.61 0.63 0.65 0.83 0.83 0.83
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    表  7  s=4各工况计算结果

    h P0/P10 M/M10
    n=1 n=2 n=3 n=1 n=2 n=3
    4 0.60 0.60 0.60 0.82 0.82 0.83
    6 0.60 0.62 0.63 0.82 0.83 0.83
    8 0.62 0.64 0.67 0.82 0.83 0.83
    10 0.64 0.68 0.72 0.82 0.83 0.83
    12 0.67 0.73 0.78 0.83 0.83 0.83
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    表  8  加筋圆柱壳计算结果

    P0/MPa Qs/MPa M/kg M10/kg (M10-M)/M10/%
    10.16 287 37.48 44 14.8
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  • 收稿日期:  2019-09-24
  • 刊出日期:  2021-03-01

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