球形大深度潜水器耐压壳体优化设计

伍 莉，徐治平，张 涛，刘土光

（1武汉市第二船舶设计研究所，武汉430064；2华中科技大学交通学院船海系，武汉 430074）

球形大深度潜水器耐压壳体优化设计

伍 莉1，徐治平1，张 涛2，刘土光2

（1武汉市第二船舶设计研究所，武汉430064；2华中科技大学交通学院船海系，武汉 430074）

文章考虑材料非线性以及初始缺陷的影响，提出了球形缺陷厚壳的非线性稳定性计算公式，其理论结果与实验结果相符，同时文中采用有限元方法验证了该理论公式的正确性；采用理论公式，对缺陷幅值半径比在0.1%～0.5%之间、厚度半径比在5%～9%之间的一系列球形大深度潜水器耐压壳体进行强度和稳定性分析；参考潜艇规范，对球形大深度潜水器耐压壳体进行了优化设计。

大深度潜水器；耐压壳体；强度；稳定性；优化设计

1 引 言

鉴于深海开发研究和军事、商业需求，潜水器的设计逐渐向深度方向发展。近年来，有关大深度潜水器的研究工作开始被提上日程，并逐渐成为热点。

大深度潜水器身处高压环境，其耐压壳体是保证潜水器和人员安全的关键部件，有关它的稳定性研究首先引起了部分学者的关注。刘涛[1]考虑材料非弹性影响，给出了潜水器耐压壳体稳定性的简易公式，其公式是针对圆柱壳，且没有考虑初始缺陷的影响。陆蓓[2]，李良碧[3]采用有限元方法，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。……