球壳
- 超高压深海环境下多结构并行疲劳试验技术研究
4-5]。载人舱球壳作为全海深载人潜水器最关键的部件[6-18]，其设计工作深度H=11 000 m，不仅为驾驶员和科学家提供了深海作业空间，也为非耐压仪器设备提供了常压工作环境[19]。在潜水器下潜及上浮过程中，载人舱球壳需承受交变海水压力，随着使用次数的增加，可能发生低周疲劳破坏[20-21]，对结构长期安全性而言是一个巨大考验。在超高压深海环境模拟装置（又称“压力筒”）中，开展静水外压疲劳试验是模拟载人舱球壳潜浮作业受力状态、进行疲劳校核和安全性评估
装备环境工程 2023年9期2023-10-18
- 空间旋转目标消旋力矩仿真分析*
了基于电磁张量的球壳模型消旋力矩表达式，针对非均匀磁场，加入有效因子对表达式进行修正，研究了不同线圈半径和线圈—目标重心距离下的消旋力及消旋力矩。Shi 等[5]基于第二代高温超导技术，提出了超导式涡流消旋的概念，通过电磁张量建立了精确的磁场模型和涡流力矩模型，并对超导式涡流消旋的制动性进行定量分析，论证了超导式涡流消旋的技术水平和制动能力。Chu[6]基于球壳模型的消旋力矩公式，仿真分析了球壳模型转速、表面材料电导率、外加磁场及球壳尺寸对消旋力矩的影响，
空间科学学报 2022年5期2022-11-09
- 基于ABAQUS的加筋球壳参数化建模及屈曲分析
0）0 引言加筋球壳结构由于其抗屈曲性能良好，并且具有较高的结构效率和可设计性，广泛应用在航空航天领域中各类承力构件。典型的加筋球壳结构如飞机后压力框，其加筋设计和布置有很多方式。例如空客A340的后压力框采用了只加经向筋的方式进行设计，而波音747则采用了经纬向格栅加筋的方式进行设计。加筋球壳结构在承受外压载荷时需要考虑屈曲问题，同时当前航空航天领域对于减重的需求愈发迫切。因此，如何通过对加筋球壳结构的筋条布置及各项参数进行设计用以实现在减重的同时获得较
航空工程进展 2022年5期2022-10-25
- 大潜深耐压球壳结构的声振耦合特性研究
式主要有圆柱壳、球壳、椭球壳以及它们的组合结构，对于工作深度超过1000 m 的大深度载人潜水器，则绝大多数采用球壳结构[1]。大潜深球壳结构具有壳体壁厚大的几何特征和静水外压高的载荷特点，如果仍然采用经典薄壳理论模型来计算评估球壳的振动声辐射性能，则可能产生较大的偏差，同时，在高静压环境下，壳体内部形成的初始应力场也会显著改变壳体的结构刚度与动力学特性，进而影响球壳的耦合振动与水下声辐射。因此，有必要针对上述问题开展深入研究，考查分析厚壁几何特征及静水压
船舶力学 2022年4期2022-04-21
- 积分法求解均匀带电球体或球壳对其内外试探电荷电场力
球体或者均匀带电球壳的电场具有球对称性，通过求解试探电荷在电场空间中位置的势能就可以求得试探电荷在电场空间点的受力。均匀带电球体或者球壳，对球外试探电荷的电场力相当于将球的电量集中于球心后，对试探电荷的电场力。均匀带电球体对球内各处试探电荷的电场力相当于，試探电荷所在球面所包围的球体部分的电量集中于球心对试探电荷的电场力。均匀带电球壳对其内部各处试探电荷的电场力为零，球壳内部电势能、电势处处相等。
小作家报·教研博览 2022年11期2022-04-02
- 赤道焊缝残余应力影响的耐压球壳极限强度分析
压力的影响.耐压球壳结构一般是由两个半球采用焊接方式加工得到，形成一条赤道焊缝，不可避免产生焊接残余应力，残余应力可能会影响到结构的极限强度，而耐压壳的极限强度决定了潜器下潜的深度，因此研究考虑赤道焊缝残余应力的耐压球壳极限强度显得尤为重要.文献[1-4]对耐压球壳进行了极限强度数值模拟研究.文献[5-17]对较小尺度的耐压球壳极限强度进行了数值模拟和试验研究，但未考虑耐压球壳赤道焊缝残余应力的影响.文献[18]采用分步计算方法，对半径为250 mm的1/
江苏科技大学学报(自然科学版) 2021年5期2021-12-13
- 含凹坑球壳剩余强度的试验研究和安全评定
。对含表面缺陷的球壳构件，可将缺陷打磨并简化成球面凹坑，该凹坑具有各向受力基本相似的特点。对于含球面凹坑的球形容器，目前可以使用的安全评定方法主要有GB/T 19624—2019《在用含缺陷压力容器安全评定》［1］以及 API 579-1/ASME FFS-1—2007《Fit-for-Service》［2］。GB/T 19624—2019的球壳凹坑评定方法是以文献［3-4］中含球面凹坑球壳的屈服极限载荷计算值pL为依据，给出了含球面凹坑球壳屈服极限载荷剩
石油化工设备 2021年6期2021-11-20
- 基于Bezier函数方法的球壳振动特性分析
620)弹性开口球壳结构具有良好的物理特性，因此被广泛应用于航天返回舱、潜水器、管道封头、高压容器等装置。在实际工作环境中，由弹性球壳构成的机械结构需要面临复杂多变的外界环境对结构的振动冲击和负载，当激励频率接近球壳结构固有频率时，可能会导致结构发生共振甚至被破坏，因此研究弹性开口球壳结构的振动特性对保障相关结构的安全具有重要意义。针对板壳类结构的振动特性，国内外学者分别采用Ritz法[1-3]、有限元法、区域能量分解法[4-6]、动力刚度法[7]等方法相
东华大学学报（自然科学版） 2021年5期2021-11-03
- 同振式矢量水听器耐压球壳优化设计
料制成的单层薄壁球壳作为矢量水听器的耐压壳体。该方案工艺相对简单，且能达到较大的耐压深度。在这种方案中，如何选择球壳材料并设计球壳尺寸，使矢量水听器在耐压性能满足要求的前提下声学性能尽量提高，是矢量水听器耐压球壳设计的关键。1 同振式球形矢量水听器声学性能影响因素同振式球形矢量水听器在水下声场中工作时，会受到声场的作用而发生振动，设其振速为v，另设声场中未放入该水听器时原水听器几何中心所在位置的介质质点振速为v0，则二者存在如下关系[13]：(1)(2)如
兵工学报 2021年8期2021-09-23
- 两平方反比力在球体（壳）模型中的强度公式对比
强度非常相似，在球壳内部为零，在球体内部强度与距离成正比，在球体外部与距离的平方成反比，本文对两种强度做对比.关键词：万有引力;库仑力;电场强度;球体;球壳中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2021）04-0077-03万有引力是在1687年由牛顿发现的，库仑力是法国物理学家查尔斯·库仑在1785年发现的，它们都满足与距离的平方成反比，即平方反比律，由他们在球体（壳）周围产生的引力场强度和电场强度非常相似，在球壳内部为零，在球
数理化解题研究·高中版 2021年2期2021-09-10
- 受外压作用球壳的名义厚度及最大工作压力计算
在这些工况下，球壳将承受外压的作用。 因此，在确定球壳厚度时，不但要满足内压强度计算，还需满足外压校核计算。 笔者介绍了受外压作用时球壳的名义厚度的计算方法，并根据名义厚度反推出对应的最大工作压力。1 球壳名义厚度的计算方法对于受外压的球罐，在设计过程中，需要同时进行内压强度计算和外压校核计算，然后将两种计算结果进行比较，选取其中的较大值作为球壳的名义厚度。1.1 内压强度计算根据GB/T 12337—2014《钢制球形储罐》［3］标准中第6.2.1节中
化工机械 2021年1期2021-04-19
- 一种外磁作用下球壳系统空间磁场的计算方法
磁设备近似等效为球壳,此时需要研究球壳间的相互磁化问题。含有多个磁介质球壳的球壳系统在外磁场中的磁化十分复杂,这是因为被外磁场磁化的球壳会产生相互磁化,当球壳为铁磁物质时,这种相互磁化作用更强。目前,关于静态电磁场作用下多个球体间的相互耦合研究有很多,这些研究方法可以被借鉴用到外磁作用下球壳系统空间磁场的计算上。文献[7]～文献[9]在双球坐标系中求解双球静电问题,并由拉普拉斯方程获得解析解,但解析解是用积分或特殊函数来表示的,使用起来不方便。文献[10]
物理与工程 2021年1期2021-03-19
- 静水压力下小开孔球形壳体强度分析
[1]。潜水耐压球壳的开孔附近区域有明显的应力集中，削弱球壳力学性能，影响其疲劳寿命及下潜极限深度。设计合理的加强结构可以减弱开孔对耐压球壳的不利影响。本文主要从数值分析的角度研究了完整球壳和开孔球壳的强度和稳定性以及其强度和稳定性对开孔加强参数的敏感度，并对球壳进行优化加强。2 潜水器耐压强度有限元分析利用ANSYS 有限元分析软件建立完整耐压壳结构的有限元模型，耐压球壳内径2.1m，球壳厚度23mm，采用了Ti-6Al-4VELI[2]钛合金材料， 弹
科学技术创新 2020年27期2020-09-05
- 基于球形压电陶瓷的耐压水听器
管换能器外，压电球壳换能器也是声压水听器常用的接收换能器。压电球壳换能器具有结构工艺简单、灵敏度高、全向性好、工作频带宽等诸多优点，更重要的是材料和结构的特性决定了压电陶瓷球壳本身便具有较高的耐压能力，这在充油式或溢流式结构之外为耐压水听器设计提供了另一种可能，即采用空气背衬压电球壳作为耐压水听器的接收换能器。1 压电球壳换能器的声学接收特性1.1 低频接收灵敏度受形状及加工工艺限制，压电陶瓷球壳通常只有径向极化一种极化方式，其正负电极分别在球壳的内外表面
应用声学 2020年2期2020-06-08
- 点电荷在接地金属球形空腔内的电场分布
面．为方便起见，球壳厚度不计．根据镜像法，可以求解出点电荷在接地导体球壳内的电势、电场强度分布的解析式．利用Mathematica强大的数值计算能力，探讨解析式背后的物理意义．在点电荷和感应电荷共同激发的电场中，考虑相对论效应，讨论点电荷在球壳中静止释放的运动情况．1 电势和电场强度公式推导如图1所示，点电荷在x轴上距球心b的位置，r与x轴的夹角为θ．镜像电荷在x轴上距球心d的位置．导体球壳接地，半径为a．图1 电势和电场强度公式推导情境图由唯一性定理和镜
物理通报 2020年5期2020-05-18
- 基于深度学习的SOFC球壳结构检测方法
裹未还原NiO的球壳结构，会限制还原气体进入或离开Ni/NiO球壳表面，影响电池性能和稳定性[2]。非神经网络的机器学习方法试图通过待检测目标的局部或全局特征进行统计和分析。例如HOG[3]或者SIFT[4]进行特征提取，通常与AdaBoost[5]或SVM[6]等分类器结合，然后采用滑动窗口所示的策略，实现有效定位。深度学习方法实现了真正的端到端的计算，也大幅提升了目标识别的速度和精度。使用了深度学习方法自动检测SOFC阳极球壳结构，分析阳极还原程度，能
计算机工程与设计 2020年2期2020-03-07
- 开孔包络耐压球舱强度校核与压力试验
000 m，耐压球壳材料高硼硅玻璃为脆性材料，厚度半径比t/R为10.2%，属于中厚壳范围[1-3]。因而，被各国船级社规范所认同的经典薄壳理论很难适用于全海深AUV耐压舱的强度计算要求。近年来，在大深度潜水器耐压球壳的设计与优化中引入均匀静压下封闭厚球壳的厚壁球壳的近似计算方法中的精确强度理论公式，该公式考虑剪切变形及材料非线性对球形耐压壳强度的影响，适用于像钛合金、铝合金等塑型材料的耐压壳强度分析[4-6]。另外，目前的VITROVEX深海玻璃浮球[7
哈尔滨工程大学学报 2020年1期2020-02-08
- 基于拓扑优化和尺寸优化的水下耐压球壳轻量化设计
人舱往往采用开孔球壳的形式，较大的开孔（如出入舱口）对球壳的强度和刚度影响较大，需要对其进行加强。常见的球壳开孔加强形式为围壁加强，壳板加强，以及围壁、嵌入厚板组合加强[1]，如图1所示。这些加强形式由设计人员依据工程经验设计获得，在围壁与球壳，厚板与球壳的交接处容易产生应力集中，对球壳的安全性能造成很大影响。因此，在满足相关设计规范的要求下对耐压球壳的加强结构进行优化设计，实现球壳的轻量化，提高球壳的承载能力，降低局部应力集中是一个急需解决的问题。目前，
舰船科学技术 2019年11期2019-12-03
- 我国研制出世界最大万米级载人舱
报道，载人潜水器球壳可搭乘3人下潜，有3个观察窗，正前方为主驾驶窗，两侧窗为乘客使用。人员从顶部进入后，关闭舱口盖，球壳就成了完全密闭的环境。球壳既是潜水器的“驾驶室”，也是乘客唯一的活动空间。3个成年人乘坐这个直径不到2 m的球壳还是非常拥挤的，只能采用半跪半坐的姿势，也不能同时站立。另外，潜水器如果往返万米深海并进行海底作业，预计需要10余小时，潜航员和乘客要面临在长期封闭空间中对身体的考验，以及在幽闭隔绝环境中对心理的考验。值得一提的是，目前正在建造
水上消防 2019年6期2019-12-02
- 导体球壳内的电场
1 点电荷与导体球壳(a) 球壳内点电荷与像点电荷; (b) 球壳内壁上感应电荷随极角的分布; (c) d=0.05m时的等势线; (d) d=0.09m时的等势线电磁学理论[1，3]中静电场的基本规律是泊松(Poisson)方程(2φ=-ρ/ε)和拉普拉斯(Laplace)方程(2φ=0)，通过求解该方程和边界条件来研究点电荷与特殊形状的导体(比如无限大导体平面或者导体球) 相互作用下的电场，也可用格林(Green) 函数来研究点电荷作用下特殊形状导体周
物理与工程 2019年5期2019-10-23
- 2 000 m3厚壁不锈钢球罐球壳板制造技术
度低，延展性好，球壳板放样及压制难度较大，壁厚较厚，切割过程中遇到较多的难题。文中从2 000 m3不锈钢球罐的球壳板坯料尺寸的确定、压制、坡口切割等方面介绍其技术要点，为今后制造同类型球罐提供参考。1 设计参数及结构该球罐设计参数如表1所示。由于球罐储存的介质是无色液体，易挥发、潮解，在空气中发生反应产生白烟，遇水分解，溶于苯、醚等有机溶剂，属一级遇湿易燃物品，易燃易爆，遇水反应产生氯化氢气体；它与氧化剂可发生强烈反应，遇明火、高热时发生燃烧或爆炸[5-
压力容器 2019年5期2019-07-12
- 球壳形3,3′-二氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱的限域自组装及热行为研究
的影响,最终获得球壳形DAOAF。并对球壳形DAOAF的形貌,粒度,晶体结构以及热稳定性进行了表征及分析。1 实 验1.1 试剂和仪器DAOAF原料,自制[9];DMSO,分析纯,成都市科龙化工试剂厂;表面活性剂:PVP、环糊精、曲拉通X-100,成都市科龙化工试剂厂;超纯水,四川沃特尔水处理设备有限公司。搅拌器,上海叶拓仪器有限公司;EVO 18型钨灯丝扫描电子显微镜,德国蔡司公司;X′Pert PRO型X-射线粉末衍射仪,荷兰帕纳科公司;Utimate
西北大学学报（自然科学版） 2019年3期2019-06-12
- 钛合金耐压球壳极限强度数值估算方法
较小的应力水平，球壳是最为理想的承压结构[2]，比强度、比刚度较高的钛合金是较为理想的结构材料。鉴于耐压球壳结构极限强度研究在深海开发技术装备及其他领域的潜在应用价值，国内外众多学者先后研究了理想球壳和非理想球壳的失效模式，探讨了影响球壳极限强度的核心要素，发展了球壳极限强度的计算方法。例如：在理想球壳方面，R. Zoelly[3 – 4]在1915年用小变形假设导出受外压薄球壳弹性失稳的最早理论公式，Haghi和Anand[5]分析了各向同性的应变加强粘
舰船科学技术 2019年4期2019-05-16
- 载人潜水器耐压壳体结构疲劳可靠性分析
实力[1]。耐压球壳是保障载人潜水器正常工作和潜水员生命安全的关键结构，载人潜水器每完成一次下潜任务都将承受大幅交变载荷作用，因此，耐压球壳在服役期间会承受周期性的往复应力，由此引起的低周疲劳损伤成为影响其结构安全性的重要因素。目前，国内外潜深超过3000 m的载人潜水器载人舱球壳材料几乎全部采用钛合金材料[2]。陈承皓[3]发现，钛合金结构的失效事故中约有70%是因为疲劳断裂造成的。由于载人深潜器工作环境的特殊性，研究人员无法通过大量的现场实验得到耐压壳
山东科学 2019年2期2019-04-19
- 全海深载人潜水器超高强度钢制载人球壳的极限强度分析与模型试验
1]。载人舱耐压球壳是全海深载人潜水器的关键部件之一，在承受交互变化的静水压力以及深海未知环境的情况下，需保证舱内人员安全以及设备的正常运行。因此，耐压球壳需要有足够的强度，但同时应尽量减小重量，以免影响潜水器的总体性能和重量指标[2]，各大船级社潜水器和潜水系统规范中对潜水器耐压壳体的设计和制造方法都进行了描述[3-8]。开展基于超高强度马氏体镍钢的耐压结构材料性能研究及球型结构静水压力作用下的结构强度计算方法研究，是研制11 000 m全海深载人潜水器
船舶力学 2019年1期2019-02-16
- 球壳屈曲特性试验与理论研究
海载人潜水器耐压球壳可以直接根据有限元数值法确定其极限强度．但是,由于非线性特性和缺陷对壳体屈曲特性影响非常大,数值法的合理性评估也很少见于公开文献,故合理的球形耐压壳屈曲特性分析方法有待进一步研究．文中对SUS304不锈钢小球进行静水压力试验,且在对试验球壳进行无损测厚试验、三维扫描试验的基础上建立球壳的真实模型,并对其展开数值分析与水压试验结果对比验证;对凹坑缺陷、轴对称缺陷及一阶模态缺陷的球壳模型展开有关规律性的系统有限元分析,得到最接近试验值的缺陷
江苏科技大学学报(自然科学版) 2018年5期2018-12-04
- 支柱对球罐外压稳定性影响的研究
的设计和使用中，球壳常承受外压作用，当外压载荷增大到某一数值时，球壳会突然失去原来的形状发生失稳[2]。国内的一些专家和学者对此进行了研究，苏文献等人[3]对比了中外压力容器标准中关于外压球壳的计算方法，吴晓红等人[4]分析了光壳和带加强肋的真空球罐的外压稳定性，任金平等人[5]研究了径向加强筋对球罐外压稳定性的影响，李斌等人[6]对仅承受均布外压的弹性支撑扁球壳进行了稳定性分析，蔡奕霖等人[7]研究了均布外压作用下复合材料扁球壳的屈曲和后屈曲行为并优化了
石油化工设备 2018年6期2018-11-26
- 探秘深井中的重力加速度求解方法
为厚度不计的均匀球壳，任取一球壳，设在球壳上P点放一质量为m的质点，根据对称性，相当于形成了以P为顶点的两个对立的圆锥面。如图1所示，设P点到圆锥底面中心距离分别为r1、r2，对应底面的半径分别为R1、R2，单位面积质量为m0，则根据万有引力定律可得：图1联立上述三式可得F1=F2，又因为两引力方向相反，所以合力为0，以此类推，根据对称性，整个球壳对P点的引力为零。因此，质点P所受到的万有引力来源于它的内部球体对它的引力。设总球体质量为M，半径为R，井深为
新课程(下) 2018年8期2018-10-29
- 加筋球面壳稳定承载能力研究
响。1 纬线加筋球壳稳定性1.1 纬线加筋球壳局部稳定性当球壳肋骨间丧失局部稳定性时，壳的两端可以认为是自由支持在刚性支座上。壳体失稳后的变形是连续的，位移的3个分量应该是坐标θ的周期函数，取坐标原点在左端肋骨处，于是球壳失稳位移可以选为：式中：n为壳失稳时沿壳的圆周方向形成的整波数；β为两肋骨之间的中心角；A，B，C均为未知常数。球壳的应变位移关系可由文献[1]得到：下面确定球形环壳的总势能，将其写成如下形式式中：Um为球形环壳的薄膜应变能；Ub为球形环
舰船科学技术 2018年9期2018-10-15
- 外压法调整耐压球壳焊接残余应力的数值模拟与试验研究
体主要由耐压载人球壳和其它结构组成。其中耐压载人球壳是保证潜水器正常工作和人员生命安全的重要构件。耐压壳结构人孔处虽然可以通过结构补强保证结构的强度要求，但破坏了结构的连续性，在开孔周边一定范围区域存在一定程度的应力集中，同时开孔补强不可避免地存在焊接缝，由此会在开孔补强的焊接区域存在复杂的残余应力分布场，当该区域的残余应力与工作应力叠加时局部应力可能会超过材料的屈服极限，极大地威胁到载人球壳的安全性和可靠性。近年来，国内外学者对耐压球壳焊接残余应力的数值
船舶力学 2018年8期2018-08-30
- 空间均匀球壳产生引力场蕴含的深层物理思维
[5]《密度均匀球壳对质点的引力》中,作者用微积分的方法分析了密度均匀的球壳对球壳内外质点所产生的万有引力,得到了如下3个结论: (1) 密度均匀的球壳对球壳内的质点产生的万有引力为0; (2) 球壳对球壳外的质点产生的万有引力等价于质量相同的质点在球心处对其产生的万有引力; (3) 密度均匀的实心球体对质点的万有引力可以认为是密度均匀半径不同的球壳层层叠加,不难得到,在球外的质点受到的万有引力等价于质量相同的质点在球心对其产生的万有引力,在球内受到的万有
物理教师 2018年8期2018-08-24
- 球形爆炸容器应变增长现象的极限情况＊
利用数值模拟分析球壳弹性变形范围内振动模态叠加形成的应变增长现象的极限情况。研究表明：（1）应变增长现象符合几何相似律，影响应变增长的因素包括扰动源类型、扰动源半径与球壳半径之比、球壳厚度与球壳半径之比、第一个应变峰等，其中扰动源参数是主要影响因素。（2）当扰动源位移被完全约束、扰动源半径等于球壳半径时，球壳上可能的应变增长系数接近12。应变增长现象；球形爆炸容器；振动模态叠加；爆炸加载在爆炸加载下，爆炸容器壳体的最大应变没有出现在第一个应变峰，而是出现在
爆炸与冲击 2017年6期2017-12-21
- 点电荷和介质球壳系统的电势分布
0)点电荷和介质球壳系统的电势分布王树平 范 虹(河北建筑工程学院数理系，河北 张家口 075000)通过求解拉普拉斯方程与泊松方程，得到了点电荷和介质球壳系统的电势分布表达式，并对结果进行讨论，得出了若干有意义的结论.点电荷；介质球壳；电势；分离变量法文献[3]、[4]分别计算了点电荷与介质球、均匀外电场中有介质球壳系统的电势分布.本文通过对点电荷和介质球壳系统的电势的计算和讨论将阐明：上述两种情形的电势分布都可由点电荷和介质球壳系统的电势分布给出.1
河北建筑工程学院学报 2017年3期2017-12-15
- 球壳塑性变形下的应变增长现象*
710024)球壳塑性变形下的应变增长现象*刘文祥1,2，张庆明1，钟方平2，程 帅2，张德志2(1.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京 100081； 2.西北核技术研究所，陕西 西安 710024)应变增长现象会对容器安全形成威胁。以往研究涉及的应变增长现象大多在壳体弹性变形范围内，本文中实验观察到球壳塑性变形时的应变增长现象，应变增长系数(最大应变值与第一个应变峰的比值)最大值达到1.16。实验还获得了容器内壁压力-时间曲线，并利用球壳
爆炸与冲击 2017年5期2017-10-19
- 两个同心带电球壳体系电磁场角动量的研究
1)两个同心带电球壳体系电磁场角动量的研究赵慧媛 阮建红(华东师范大学物理与材料科学学院， 上海 200241)电磁场的动量和角动量是经典电磁学有趣而又基本的问题。根据标准电磁理论，电磁场角动量可表示为Lem=ε0∫vr×(E×B)dV，对恒定电磁场，角动量还可以用Lem=∫r×ρAdV来计算，文章对此进行了分析。通过一个简单的模型，即一个固定的绝缘带电球壳处在另一个旋转的绝缘带电球壳中心，分析了该体系电磁场从建立到稳定，再到撤去的过程中，整个系统角动量的
物理与工程 2017年5期2017-09-12
- 薄壁球壳真空吸附装夹变形力学分析与控制
50001)薄壁球壳真空吸附装夹变形力学分析与控制何泽地1，田东宁1，杨金川1，姚智慧2(1.中国工程物理研究院 材料研究所, 四川 绵阳 621700; 2.哈尔滨工业大学 机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001)针对标准铝合金薄壁球壳零件的装夹变形问题，建立球壳变形的数学理论模型以及有限元仿真模型，实现了薄壁球壳真空吸附装夹状态的理论分析与仿真优化。明确了真空负压与装夹位置对球壳变形的影响；基于球壳与吸具之间的装夹位置关系，完成了吸具主要尺寸参数
兵工学报 2017年7期2017-08-16
- 焊接残余应力对深潜器耐压球壳承载能力的影响
应力对深潜器耐压球壳承载能力的影响徐 磊1，黄小平1，王 芳2（1.上海交通大学 海洋工程国家重点实验室 高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海200240；2.上海海洋大学 上海深渊科学工程技术研究中心，海洋科学学院，上海 201306）耐压球壳通常采用焊接方式将两个半球壳连接成整球，在焊缝处产生的接近材料屈服强度的焊接残余应力对球壳的承载能力有多大的影响，是否需要做焊后消除残余应力处理，将直接影响球壳的安全性和生产成本。而现有对球壳极限强度计算，无论
船舶力学 2017年7期2017-08-01
- 引力场和静电场中几个重要定理的严格数学证明
给出文献[1]中球壳定理的严格数学证明。进一步考虑均匀实心球体和两类带空腔球体的万有引力场分布，给出对应的严格数学证明。根据引力场与静电场的表达形式的相似之处，给出均匀带电球壳、实心球体和两类带空腔球体电场分布的数学表达式。球壳定理；引力场；第二类曲面积分；静电场笔者在研读专著[1]的过程中，遇到的第一个重要定理是引力的球壳定理(P320)，但它没有给出证明过程。陆续发现还有一些重要定理也没有给出数学证明，诸如球体引力场分布、电场中的球壳定理和球体定理，这
上饶师范学院学报 2017年3期2017-07-07
- 开孔球形耐压壳力学特性及疲劳分析
开孔加强球形耐压球壳进行强度与稳定性以及疲劳寿命分析，并同时与完整球形耐压壳进行对比。研究结果表明，开孔对球形耐压壳影响较大，与完整球形耐压壳相比，强度下降了 9.4%，稳定性下降了 19%，疲劳寿命下降了 32.4%。研究成果可为深海球形耐压壳开孔开窗设计提供参考。球形耐压壳；开孔；强度；稳定性；疲劳寿命0 引 言近年来，国家致力于推动海洋工程装备突破发展，而深海潜水器是大洋勘查与深海科学研究的重要海洋工程装备。作为潜水器的重要组成部分，在下潜过程中，耐
舰船科学技术 2017年3期2017-04-20
- 考虑残余应力效应的深潜器耐压壳体疲劳研究
的载人深潜器耐压球壳疲劳寿命预报方法，分别基于局部应力-应变法和能计及负应力比效应的裂纹扩展单一曲线模型预报了耐压球壳的工艺疲劳寿命和使用疲劳寿命，研究焊接残余应力大小对球壳疲劳寿命的影响。结果表明，忽略拉伸残余应力的影响将导致疲劳寿命预测结果偏于危险；耐压球壳整体受压时，拉伸残余应力使得球壳局部区域承受拉-压循环载荷，计算使用疲劳寿命过程中须考虑其影响；降低拉伸残余应力可有效提高耐压球壳的疲劳寿命。残余应力；耐压球壳；疲劳寿命；局部应力-应变法；单一曲线
舰船科学技术 2017年1期2017-02-21
- 水下弹性球壳阵列低频声散射特性研究
023）水下弹性球壳阵列低频声散射特性研究徐慧 郝建超（第七一五研究所，杭州，310023）根据有限元和边界元理论，应用专业声学分析软件SYSNOISE，对水下目标的低频散射特性进行了计算，得出不同厚度不同数量的平面阵列球壳在水中低频环境下的隔声效果，并验证采用SYSNOISE软件求解简单形状目标的散射特性的可行性。比较不同球壳阵列之间的隔声效果：在近场低频环境下，球壳数量的增加并不一定增加插入损失；球壳厚度的增加使隔声优势频点和最大隔声频点增大；当场点位
声学与电子工程 2016年2期2016-11-09
- 同心导体球壳间非均匀介质中的静电场
00)同心导体球壳间非均匀介质中的静电场董宇欣1，董超铀2(1. 延安大学 物理与电子信息学院，陕西 延安716000；2. 延安职业技术学院 机电工程系，陕西 延安716000)根据唯一性定理讨论同心导体球壳之间存在不均匀介质情况的静电场，给出静电场的表达式及电荷的分布.介电常数；边界条件；唯一性定理两同心导体球壳之间的静电场，在一些特殊情况，如球壳之间存在均匀电介质(以下电介质均指线性介质)，两种不同的均匀的电介质，给出了精确的解[1，2].而对存在
大学物理 2016年1期2016-10-15
- 大深度潜器载人球壳开孔强度的理论计算及试验验证
）大深度潜器载人球壳开孔强度的理论计算及试验验证李文跃，欧阳吕伟，李艳青，沈允生，刘 涛，陈 鹏（中国船舶科学研究中心深海载人装备国家重点实验室，江苏无锡214082）文章根据外压球壳开孔区域的轴对称性和等面积补强所体现的主要强度特征对大深度载人厚球壳锥台形开口加强形式进行几何变换，同时求解系数十分复杂的三阶非齐次方程，完善和扩展球壳开口围壁、厚板嵌入组合加强的理论计算方法。通过两个4 500 m潜器球壳几种开口加强形式的应力集中系数理论计算、有限元计算和
船舶力学 2016年10期2016-05-03
- 基于Abaqus的水下结构声辐射仿真方法
的声压；结合弹性球壳的解析解算例验证该方法的正确性，并将该方法拓展到细长型结构中.结果表明：基于Abaqus无限元的水下结构声辐射的计算方法简单、可行；采用有限元与无限元相结合的方法可以大幅度缩小流场区域.关键词： 水下结构； 声学无限元； 声介质； 声辐射； 球壳中图分类号： TB532文献标志码： B0引言随着现代潜艇隐身技术的发展，带肋圆柱壳体作为潜艇的典型结构形式，其在无限介质中的流固耦合振动和声辐射问题日益成为研究的热点.采用仿真分析的方式研究水
计算机辅助工程 2015年6期2016-01-12
- 纵弯转换球面超声振动聚焦系统谐振特性研究
向振动换能器与薄球壳组成的纵弯转换超声振动球面聚焦系统进行理论、实验研究，揭示系统的振动特性。研究表明，系统具有完全与不完全两种谐振模式。 在不完全谐振模式下系统具有整体谐振及局部共振两种状态，在两种状态下系统均可实现谐振。 基于研究结果，提出系统在不同谐振状态下的设计方法。对新型聚焦系统设计、应用具有重要实际意义。关键词：超声；振动；聚焦；纵弯转换；球壳收稿日期：2014-02-19修改稿收到日期：2014-04-10中图分类号:TB532文献标志码：A
振动与冲击 2015年6期2016-01-06
- 储油罐拱顶的应力分析与壁厚设计
1。储油罐顶盖为球壳，拱顶球壳和罐壁的连接部分为环壳，罐壁为圆筒形状，环壳与罐壁、环壳与拱顶球壳平滑连接。图1为储油罐的简化模型。图1 储油罐的简化模型r：环壳第一曲率半径 R：拱顶球壳半径 D：罐壁直径1.1 为了简化模型，对拱顶进行应力分析时做出如下假设：1.1.1 不考虑施工和储油罐的制造问题，假设储油罐为一均匀的整体1.1.2 不考虑拱顶球壳和环壳的自重，只是在储油罐内压大于外压的条件下对其进行设计1.1.3 环壳与罐壁、环壳与拱顶球壳连接绝对平滑
化工管理 2015年21期2015-05-28
- “质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零”结论的证明及应用
词〕 物理教学；球壳；质量分布；均匀；壳内物体；引力〔中图分类号〕 G633.7 〔文献标识码〕 C〔文章编号〕 1004—0463（2014）23—0120—01牛顿用微积分的知识证明了两个结论：第一个结论——当物体在均匀球体的表面或外部时，将球体简化成质量集中于球心的质点，则r 为质点与球心之间的距离，这是中学阶段解决天体问题时直接应用该公式的原因；当物体在均匀球体内部时所受引力大小的问题，多只停留在定性分析的层面上，而在有些高考理综试题中，要求计算物
甘肃教育 2014年23期2015-01-15
- 质量分布均匀球体的引力效应
明设一密度均匀的球壳，它的厚度t比其半径r小得多，如图1所示．那么，对球壳外一个质量为m的质点P的引力是多少？假设球壳上每一很小部分对质点P的作用力为Fi，根据万有引力定律，该力的大小应与球壳每一小部分的质量成正比，而与它和质点P之间距离的平方成反比，方向沿着它们之间的连线．然后，求得球壳上所有部分对质点P的合力，即为该均质球对质点P的作用力．图1设在A点处球壳的一小部分对质点P的引力为F1，而在球壳上离质点P同样远但位于和A点对称的B点处同样质量的一小部
物理通报 2014年6期2014-06-29
- 载人深潜器钛合金耐压球壳极限强度可靠性分析
腐蚀能力强。耐压球壳结构的极限强度和可靠性是评价深潜器安全性的重要指标，相关研究较多[2-6]。整体来看，国内外关于球壳极限强度的研究已有了一定的成果，但绝大多数局限于开孔或缺陷单独作用时的球壳极限强度，没有分析开孔、初始缺陷共同影响下极限强度的分布规律，也没有明确地给出可以用于工程设计参考的开孔球壳极限强度计算公式，并且分析中选取的变量较少、范围较小。为此，以全国产化4 500 m载人深潜器的研制为背景，结合国外载人深潜器下潜数据的统计资料，利用响应面方
船海工程 2014年2期2014-06-27
- 弹性球壳声散射对矢量传感器测向精度的影响
＝0。因此：弹性球壳声散射对矢量传感器测向精度的影响梁国龙，庞福滨，张光普（哈尔滨工程大学水声技术重点实验室，哈尔滨 150001）由无指向性的声压传感器和具有偶极子指向性的振速传感器组成的矢量传感器，被应用于水声技术的各个领域；在实际应用过程中，常常把矢量传感器固定在某个水下平台上，而平台产生的散射场会使矢量传感器的接收声场发生畸变，进而影响其测量结果。本文以实际应用为背景，建立了弹性球壳障板的声散射场对矢量传感器测向性能影响的模型，并通过仿真分析了不同
振动与冲击 2014年3期2014-05-25
- 球面弯曲振动超声聚焦器的声场特性实验研究*
弯曲振动的自聚焦球壳两部分组成，聚焦球壳与压电超声振子通过螺纹联接，压电超声振子的纵振频率与聚焦球壳的弯曲振动频率一致，当压电超声振子产生纵向振动传递给球壳后，转换为球壳的弯曲振动，即系统实现纵弯复合振动模式。图2 为利用有限元软件仿真得到的纵弯复合振动谐振时的模态剖视图。为得到聚焦球壳弯曲振动时的振型，利用MTI -2100 光纤测振仪对曲率半径为60 mm 的聚焦球壳表面振动位移进行测试，测试条件为:工作频率42.19 kHz;功放电压120 V、电流
制造技术与机床 2014年5期2014-04-27
- 考虑初始形状影响的耐压球壳临界载荷简化计算公式
始形状影响的耐压球壳临界载荷简化计算公式王 丹，万正权（中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082）文章研究了在载人深潜器结构中承受高压、保障潜员安全的耐压球壳。文中通过对经典理论公式的分析和合理假设，引入几何修正系数k细化了球壳临界载荷计算表达式，该几何修正系数体现了球壳本身的初始形状，如初挠度、局部不圆度及板厚减薄等因素对其的影响。并通过回归分析得到计算数据与试验值吻合较好。同时，运用该公式对钛合金球壳临界载荷进行预报，同样有较高精度。耐压球壳；临
船舶力学 2014年5期2014-01-19
- 旋转封闭薄壁球壳辐射噪声的多极展开方法
出了双层弹性封闭球壳的内部散射声场表达式［16］。2006年，时胜国等以实际应用需求为背景，从理论上分析了平面声波在弹性球壳上的衍射声压场［17］。2010年，刘志红应用运动媒质声学理论和克希荷夫积分方法，从运动声源声辐射预估模型和声场特性两个方面对声辐射预估理论进行了深入研究［18］。2012年，夏琳琳利用解析法以及有限元法，以球壳、圆柱壳和两端带帽加肋圆柱壳为例，研究分析了点激励下辐射声场的标量及矢量特性［19］。本文在此基础上，利用声学互易定理，对简
西安交通大学学报 2014年7期2014-01-16
- 麦克斯韦精确验证电力平方反比律的实验和理论
即把一个小球放在球壳内该小球受到的万有引力为零，因此，他认为电荷间作用力也同万有引力一样同距离的二次方成反比，于是，就提出了这样的一个猜想，但由于缺乏有力的实验论证，这终究还是一个猜想[2].1769年鲁宾孙(J.Ronbinson)用间接测量的方法得到修正数δ=0.06.1772年卡文迪什(H.Canvendish)测得δ=0.02，但他的这一成果并未及时的发表，直到100年后才被麦克斯韦 (C.Maxwell)整理后发表.此后库伦用扭秤实验测得修正数δ
物理通报 2013年2期2013-01-12
- 椭球壳及椭球体转动惯量的简易推导
101149）椭球壳及椭球体转动惯量的简易推导刘 红（北京物资学院物流学院，北京 101149）本文利用微积分方法，给出计算球壳、球体转动惯量的一种简易办法，又利用正交轴定理，给出椭球壳、椭球体的转动惯量.转动惯量；球壳；球体；椭球壳；椭球体在讲授《大学物理》刚体绕定轴转动时，要向同学们介绍一个新的概念：转动惯性的量度，即转动惯量.在中学阶段，同学们没有接触过这个概念，大学阶段需要讲解清楚，一般教科书都会列出几种常用刚体的转动惯量［1］，然后以例题的形式给
物理与工程 2012年4期2012-09-06
- 不可压缩Ogden材料组成的球壳的有限振动
den材料组成的球壳的有限振动王俊芳，杜雁芳（辽宁师范大学数学学院，辽宁大连 116029）研究了由一类各向同性不可压缩Ogden材料组成的球壳在突加拉伸载荷作用下的有限振动问题。首先利用平衡微分方程、边界条件和初始条件求得了球壳径向对称运动的微分方程，证明了存在一个临界值。当拉伸载荷未达到这个临界值时，随着时间的增加，球壳的内表面将做非线性周期振动;当拉伸载荷超过这个临界值时，球壳最终会破裂。最后给出了相应的数值算例。各向同性Ogden材料;球壳;非线性
大连民族大学学报 2012年3期2012-01-12
- 氨合成塔封头结构设计与应力分析
典力学计算①对于球壳上平齐接管，由计算出接管1应力集中系数（2）有限元计算考虑到模型的不对称性，建模时采用全模型，其结构如图2所示。采用solid 185实体单元，以自由方式与扫掠方式划分网格，其网格图如图3所示。①接管端面施加平衡面载荷，应力云图见图 4～图 7。图2 球形封头实体模型图3 球形封头网格模型图4 球壳Z-X轴周向应力云图图5 球壳Z-XY轴周向应力云图图6 球壳Z-X径向应力云图图7 球壳Z-XY径向应力云图②筒体及接管内壁施加设计压力。
化工装备技术 2011年5期2011-12-18
- 球形大深度潜水器耐压壳体优化设计
分析了潜水器耐压球壳的临界压力与几何参数之间的影响曲线。郑衍双[4]，李天匀[5]从理论上研究了以扁球壳代替球壳局部缺陷的稳定性问题，但其简化的局部缺陷形式不能完全模拟实际结构的初始缺陷。王仁华[6]采用有限元方法，研究了局部缺陷、弹性屈曲模态缺陷以及球壳整体圆度偏差对球壳结构的稳定性影响，仅计算了部分影响曲线，并没有形成统一规律。Liang Cho-Chung[7]采用EIPF（extended interior penalty function）和DF
船舶力学 2010年5期2010-06-21