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潛水器在水下受到極大的深水壓力，耐壓殼結(jié)構(gòu)必須符合強(qiáng)度要求，耐壓殼的殼板及肋骨應(yīng)力不超過(guò)許用應(yīng)力。耐壓殼內(nèi)部裝有電子部件、檢測(cè)儀器、能源電池等，一旦耐壓殼體出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破損，耐壓艙室進(jìn)水，將引發(fā)各電子儀器、電池的短路失控，甚至發(fā)生電機(jī)擊穿導(dǎo)致整個(gè)電控系統(tǒng)毀滅以致潛水器丟失的惡性事故。因此，對(duì)潛水器耐壓殼體進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力強(qiáng)度分析，確保其具有足夠的強(qiáng)度是潛水器設(shè)計(jì)中十分重要的一項(xiàng)任務(wù)。
目前，用于潛水器耐壓殼體應(yīng)力分析主要有理論計(jì)算、規(guī)范校核及有限元計(jì)算三種方式，其中，理論計(jì)算與規(guī)范校核己經(jīng)比較成熟，在實(shí)際工程中得到了大量的應(yīng)用。近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，大批有限元計(jì)算軟件得到了很好的發(fā)展，常用的有限元分析軟件有ANSYS，MSC.NASTRAN，ABAQUS等。采用ANSYS軟件進(jìn)行分析，在對(duì)耐壓殼進(jìn)行強(qiáng)度分析時(shí)，其過(guò)程基本上都是相似的，關(guān)鍵是有限元模型的建立和約束條件的處理。
建立有限元模型時(shí)主要考慮模型的規(guī)模和準(zhǔn)確性，由于潛水器的尺寸相對(duì)比較大，如果全部使用實(shí)體單元，將使有限元模型的節(jié)點(diǎn)數(shù)過(guò)多，使計(jì)算機(jī)的工作量過(guò)大。文獻(xiàn)在對(duì)潛水器耐壓艙處理過(guò)程中考慮到圓柱殼的中面曲率半徑遠(yuǎn)大于殼板厚度，提出用薄殼理論來(lái)分析環(huán)肋圓柱殼。網(wǎng)格劃分時(shí)，采用殼單元對(duì)環(huán)肋圓柱殼及肋骨進(jìn)行網(wǎng)格劃分。都采取殼單元方式建立有限元模型，雖然可以比較準(zhǔn)確地反映細(xì)節(jié)問(wèn)題，但是不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且不利于后期的改進(jìn)設(shè)計(jì)。因此，文獻(xiàn)提出對(duì)于潛水器這種鋼板和肋骨的焊接結(jié)構(gòu)，易采用板梁結(jié)合的形式，殼單元和梁?jiǎn)卧慕M合結(jié)構(gòu)可以大大減少節(jié)點(diǎn)數(shù)量并達(dá)到很好的計(jì)算效果，耐壓殼模型化為殼單元，可以更真實(shí)地模擬殼體的受力情況；加強(qiáng)筋模型化為梁?jiǎn)卧梢苑奖阋院蟮慕Y(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)。因此這里也采取板梁組合的結(jié)構(gòu)。
而對(duì)于約束條件的處理，文獻(xiàn)在對(duì)長(zhǎng)航程潛水器艇型設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析中，考慮到耐壓殼體在安裝到潛水器中時(shí)，兩端需要用球型封頭進(jìn)行密封，并且要固定在承載框架上。因此，在對(duì)模型添加幾何約束時(shí)，決定將耐壓殼兩端進(jìn)行簡(jiǎn)支約束；文獻(xiàn)在對(duì)加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)分析強(qiáng)度中對(duì)圓柱殼兩端的邊界條件，取為兩端自由支持；考慮到潛水器在水下的實(shí)際受力情況，提出了一種新的約束方式，對(duì)耐壓殼兩端進(jìn)行位移約束，并對(duì)小端側(cè)面施加壓力載荷。
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