【摘要】：近年來(lái)全球探海技術(shù)高速進(jìn)步,各國(guó)大力投入對(duì)水下結(jié)構(gòu)物的發(fā)展。載人潛水器和潛艇作為水下結(jié)構(gòu)中的典型代表,分別在科考領(lǐng)域和國(guó)防領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。載人潛水器的下潛深度較大,達(dá)到千米甚至萬(wàn)米級(jí)別,常采用球形耐壓殼;潛艇作為服務(wù)于國(guó)防事業(yè)的軍事武器,耐壓殼的體積較大,常采用圓柱形,下潛深度在300m左右。一般對(duì)于極限下潛深度大于500m的結(jié)構(gòu)稱為大潛深結(jié)構(gòu),常規(guī)潛艇很少可以下潛至500m以上的深度。目前對(duì)大潛深圓柱耐壓殼的研究相對(duì)較少,耐壓殼在頻繁地上浮和下潛過(guò)程中周期性地受到不同幅值的靜水壓力作用,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生低周疲勞破壞,引入可靠性思想,則能夠更加精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)壽命。本文以極限下潛深度600m的潛艇為研究對(duì)象,鑒于對(duì)潛艇歷史下潛數(shù)據(jù)的收集較為困難,通過(guò)擬合“Alvin”載人潛水器的下潛數(shù)據(jù)來(lái)建立潛艇下潛深度分布的概率模型,獲得其疲勞載荷譜。并將有限元分析結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了按疲勞載荷譜方法下數(shù)值模擬的耐壓殼壽命比按極限載荷方法下的數(shù)值模擬壽命更加精準(zhǔn),在此基礎(chǔ)上對(duì)耐壓殼的疲勞可靠性進(jìn)行研究,提出考慮疲勞與穩(wěn)定性共失效模式下的可靠性研究方法。具體的研究?jī)?nèi)容如下:(1)采用“Alvin”載人潛水器的下潛數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù),利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析,對(duì)比分析了Weibull分布和Gumbel分布函數(shù),建立了合適的下潛深度分布概率模型,確定疲勞載荷譜。(2)以潛艇耐壓殼結(jié)構(gòu)中的典型部位—錐柱結(jié)合殼為研究對(duì)象,采用兩種不同修正方法(S-W-T方法、Morrow法)對(duì)耐壓殼的疲勞熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行裂紋萌生分析,并采用斷裂力學(xué)方法對(duì)殼體外表面凸錐部位進(jìn)行裂紋擴(kuò)展分析,發(fā)現(xiàn)該部位的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命比疲勞裂紋萌生壽命要小得多。(3)采用理論計(jì)算和有限元相結(jié)合的方法對(duì)耐壓殼體外表面裂紋萌生階段、裂紋沿深度方向擴(kuò)展階段進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn),按疲勞載荷譜方法下的數(shù)值模擬結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果較吻合,且誤差小于按極限載荷方法下的數(shù)值模擬結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果的誤差,驗(yàn)證了按疲勞載荷譜方法進(jìn)行有限元分析的準(zhǔn)確性。該方法下的數(shù)值模擬分析獲得了更加接近理論計(jì)算的疲勞壽命,驗(yàn)證了本文擬合的載荷譜信息是具有一定可靠性的。(4)采用Fortran語(yǔ)言編寫潛艇耐壓殼的疲勞可靠性計(jì)算程序,討論各隨機(jī)參數(shù)對(duì)可靠性的影響�；趯�(duì)單一疲勞失效模式下的可靠性研究,考慮疲勞和穩(wěn)定性兩種失效模式之間的相關(guān)性,以傳統(tǒng)串聯(lián)、并聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型為基礎(chǔ),建立兩種載荷共同作用下耐壓殼的可靠性模型,提出耐壓殼在疲勞與穩(wěn)定性共失效模式下的可靠性分析方法。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U674.941

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本文編號(hào)：2805498