隨著海洋建設(shè)的高速發(fā)展,水下固定式、潛浮式與移動平臺等多場合對電子艙應(yīng)用兼容性的需求越發(fā)迫切,這對電子艙的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、密封、耐腐蝕、輕量化以及散熱提出了綜合性的要求。文中在多因素約束的條件下介紹了電子艙的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程,艙體采用剛度較好的圓筒,端蓋嵌套雙層O型密封圈,這樣的組成方式達(dá)到了水密性要求�；谟邢拊抡娣治龇椒▽�3種常用抗腐材質(zhì)的圓筒的壁厚參數(shù)和散熱效果進(jìn)行仿真計(jì)算,通過綜合對比最終選用壁厚為19.5 mm的鋁合金作為結(jié)構(gòu)材料,在水深2 000 m環(huán)境下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全裕度系數(shù)達(dá)1.5,并具有較好的輕量化和散熱性能,可兼容多平臺應(yīng)用。

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圖1電子艙結(jié)構(gòu)

電子艙的整體結(jié)構(gòu)如圖1(a)所示,密封搭接結(jié)構(gòu)如圖1(b)所示。2材料選擇

圖2單層厚壁圓筒受力簡圖

式中:σr為徑向應(yīng)力;σθ為周向應(yīng)力;r為厚壁圓筒的半徑參數(shù)。根據(jù)式(1)和式(2),當(dāng)厚壁圓筒僅受外壓p作用時,其彈性階段的應(yīng)力分量分別為:

圖3承受外壓時厚壁圓筒中應(yīng)力分布

應(yīng)力分布如圖3所示。由上述公式可以看出,徑向應(yīng)力為壓應(yīng)力,且在受載荷作用的表面上為最大值;周向應(yīng)力為負(fù),在內(nèi)壁處的絕對值最大。隨著壓力的增加,厚壁圓筒的內(nèi)應(yīng)力不斷增加,當(dāng)應(yīng)力分量的組合達(dá)到某一值時,圓筒由彈性變形狀態(tài)進(jìn)入塑性變形狀態(tài),即在圓筒的截面上出現(xiàn)塑性變形,從內(nèi)部開始形成塑....

圖4鋁合金材質(zhì)仿真結(jié)果

按照表3所示尺寸對鋁合金圓筒進(jìn)行仿真分析,結(jié)果見圖4。在外壓20MPa工況下,鋁合金圓筒的等效應(yīng)力最大值為251MPa,產(chǎn)生于圓筒內(nèi)壁上。設(shè)計(jì)結(jié)果的最大等效應(yīng)力為276MPa,產(chǎn)生于圓筒內(nèi)壁上,仿真結(jié)果與設(shè)計(jì)結(jié)果差別不大。按照表4所示尺寸對不銹鋼圓筒進(jìn)行仿真分析,結(jié)果見圖5....

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