發(fā)布時間：2020-11-03 14:28

　　 載人潛水器服役期間承受著不斷變化的循環(huán)載荷,相應的疲勞破壞模式是載人潛水器耐壓殼面臨的主要威脅。就目前的大多數(shù)研究來看,人們在做耐壓殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究時,往往只考慮了強度和穩(wěn)定性的校核,忽略大深度載人潛水器在下潛工作過程中會承受循環(huán)載荷而引起的疲勞破壞。本文研究如何把載人潛水器耐壓殼的疲勞壽命也作為約束條件,以結(jié)構(gòu)凈體積最小為目標進行優(yōu)化。具體的研究工作如下。確定耐壓球殼的初始設計參數(shù)。對耐壓球殼進行強度校核;基于線彈性斷裂力學理論計算球殼表面裂紋的應力強度因子;采用單一曲線模型預報深潛器耐壓球殼在極限下潛工況下和隨機下潛工況下的疲勞壽命。結(jié)果表明:兩種工況下的耐壓球殼疲勞壽命都滿足設計要求,并且兩種工況下副觀察窗的疲勞壽命都低于主觀察窗。采用Matlab自編程方式分別構(gòu)建標準粒子群算法、慣性權(quán)重改進的粒子群算法和學習因子改進的粒子群算法程序,選取測試函數(shù)對比驗證自編算法程序的準確性、可靠性、收斂性和魯棒性等。結(jié)果表明學習因子改進的粒子群算法在求解大多數(shù)函數(shù)最優(yōu)值問題時效果較優(yōu);針對三維有約束優(yōu)化問題,研究相關控制參數(shù)對算法性能的影響,給出合理的控制參數(shù)值,為耐壓球殼觀察窗窗座的優(yōu)化問題提供參考。對耐壓球殼各觀察窗窗座參數(shù)化建模,有限元計算不同參數(shù)組合的窗座疲勞壽命;選取窗座上底半徑、下底半徑、高度為設計變量,結(jié)構(gòu)凈體積為目標函數(shù),分別以極限下潛工況下的疲勞壽命和隨機下潛工況下的疲勞壽命為約束條件,基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化原理,尋求滿足疲勞壽命要求且體積最小的設計尺寸。優(yōu)化結(jié)果表明:極限下潛工況下,耐壓球殼的主觀察窗窗座和副觀察窗窗座體積分別減少了14.19%、8.29%;隨機下潛工況下,耐壓球殼的主觀察窗窗座和副觀察窗窗座體積分別減少了13.83%、7.09%。
【學位單位】：集美大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U674.941
【部分圖文】：

in”號建成之初認證下潛深度為 1829 米，1976 年經(jīng)過大修后提獲得 4500 米下潛深度認證，至今已完成約 5000 多次下潛，為出的貢獻。除此之外，世界上已投入使用的 4500 米以上的載5 年建成的 Nautile 號，下潛深度 6000 米；前蘇聯(lián) 1987 年建成潛深度 6000 米；日本 1989 年建成的“深海 6500”號，下潛交付海軍使用的 RUS 號和 CONSUL 號。大深度載人潛水器也進行了大量研究，其中的代表成果有載人士”號等等。“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器長 8.2 米、寬 3.0 米、高 3.4最大下潛深度為 7000 米，工作范圍可覆蓋全球海洋區(qū)域的 9 6 月至 7 月所進行的 7000 級海試中達到了 7062 米的下潛深度持了 23 年的記錄，創(chuàng)造了中國載人深潛器的記錄。2018 年我號載人深潛器突破了總體設計與優(yōu)化、大厚度鈦合金載人艙設、大深度浮力材料等一系列關鍵技術(shù)，已經(jīng)正式投入試驗性應時，中國自主研制的萬米載人潛水器也取得了重大進展，計往全球海洋最深處——馬里亞納海溝進行海試。

第 2 章 理論基礎與殼體通過焊接形式相連，不可避構(gòu)不連續(xù)，這些區(qū)域更易于形成應究帶有初始微觀裂紋的耐壓球殼的命。本章給出線彈性斷裂力學和疲理論類置是不固定的，根據(jù)裂紋的幾何特穿透裂紋（也稱貫穿裂紋），如圖

圖 2-2 裂紋的擴展方式型裂紋（Opening Mode）為Ⅰ型裂紋，指在與裂紋面正交的拉應力作用其正交的張開位移，如圖 2-2（a）所示。該種裂紋斷裂被認為是最危險型裂紋（Sliding Mode）為Ⅱ型裂紋，指裂紋受到平行于裂紋表面且垂直力，裂紋在該力作用下沿著與原裂紋成某一角度的方向擴展，如圖 2-2（紋（Anti-plane Shear Mode）為Ⅲ型裂紋，指裂紋受到平行于裂紋表面和，使其在原裂紋方向產(chǎn)生平面位移，如圖 2-2（c）所示。工程應用中的多數(shù)裂紋可能是兩種及其以上的基本裂紋組成的復合型裂紋是低應力斷裂的主要原因，相對其他兩種類型更常見且危險，所以當裂紋時，設計者往往將其視作張開型來處理[1]。紋尖端應力場和位移場
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本文編號：2868699