【摘要】：海洋,蘊藏著總量巨大、種類豐富的自然資源,隨著人類社會的發(fā)展,人們越來越意識到海洋的重要性。然而,人類已經(jīng)能夠輕易地在地表任何地方留下足跡,能夠?qū)⒆约核腿胪馓?卻很少有國家可以暢游海底,探尋大洋深處的秘密,深海高壓環(huán)境制約了人類對深層的海水的探索。深海耐壓結(jié)構(gòu)為水下機器人的儀器設(shè)備提供了常壓工作環(huán)境,保證艙內(nèi)儀器設(shè)備安全可靠運行,圓柱型的耐壓艙是水下滑翔機最常用的耐壓結(jié)構(gòu)。耐壓艙不僅是深海靜水壓力的主要承擔者,同時是滑翔機浮力的主要提供者。水下滑翔機是一種將水下機器人技術(shù)與海洋浮標技術(shù)相結(jié)合、通過改變自身凈浮力(重力與浮力之差)和重心相對體心的位置提供驅(qū)動力的新型水下機器人系統(tǒng)。本文研究的內(nèi)容,就是設(shè)計一種新型的水下滑翔機的耐壓艙,并利用有限元分析軟件ANSYS研究解決在設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題,得到水下滑翔機耐壓艙設(shè)計的最優(yōu)方案。本論文首先介紹了國內(nèi)外主要水下滑翔機發(fā)展和使用情況,簡述了當代主流工程應用有限元分析軟件—-ANSYS,并闡述了課題的來源及研究意義,介紹了論文的研究內(nèi)容。在此基礎(chǔ)之上,對水下滑翔機的耐壓艙結(jié)構(gòu)進行了全新的設(shè)計,并利用ANSYS軟件模擬它在深海高壓條件的結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性表現(xiàn),得到最優(yōu)的設(shè)計方案。首先根據(jù)水下滑翔機的設(shè)計要求初步敲定了耐壓艙的結(jié)構(gòu)和尺寸,耐壓艙為圓柱型結(jié)構(gòu),包含耐壓艙筒身及其端蓋。筒身的設(shè)計選用了不同的材料,并利用ANSYS軟件對不同材料筒身進行有限元仿真分析,在相同載荷和約束條件下改變筒身壁厚等,分別得到他們的整體形變情況和穩(wěn)定性,依據(jù)仿真結(jié)果選擇適當?shù)暮喩碓O(shè)計方案。耐壓艙端蓋的最優(yōu)設(shè)計方案也是通過對比同等載荷和約束條件下不同形狀和厚度的ANSYS仿真結(jié)果得到。在筒身與端蓋連接處設(shè)計了耐壓艙的密封結(jié)構(gòu),并依據(jù)國家標準設(shè)計了密封的溝槽的寬度和深度以及0形圈規(guī)格尺寸。最后,根據(jù)最優(yōu)設(shè)計方案制作完成的耐壓艙分別通過了水壓可靠性和爆破性試驗,充分驗證了耐壓艙的可靠性,并且得到了它的耐壓極限。
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U674.941

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本文編號：2781138