【摘要】：燃料艙殼體結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)是以現(xiàn)役某種型號(hào)魚雷燃料艙殼體為研究對(duì)象進(jìn)行的研究,其主要目的是通過(guò)殼體結(jié)構(gòu)優(yōu)化解決燃料艙因腐蝕而滲漏的問(wèn)題。燃料艙在海試后海水會(huì)進(jìn)入到其殼體內(nèi)部,因?yàn)楝F(xiàn)有的動(dòng)力燃料艙為內(nèi)部環(huán)矩形加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu),海水不易從加強(qiáng)筋的溝槽中排出。當(dāng)魚雷處于放置或操雷狀態(tài)下,魚雷燃料艙一般易發(fā)生點(diǎn)蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和電化學(xué)腐蝕。燃料艙殼體內(nèi)部也沒(méi)有進(jìn)行防腐蝕處理,因此在清洗魚雷后有部分腌漬附在殼體的內(nèi)壁上,燃料艙殼體壁厚一般設(shè)計(jì)的很薄,腌漬逐漸地腐蝕殼體內(nèi)壁,進(jìn)而造成殼體穿孔,燃料滲漏,最終會(huì)導(dǎo)致魚雷戰(zhàn)斗力下降甚至失去戰(zhàn)斗力的嚴(yán)重后果。本文在對(duì)魚雷動(dòng)力燃料艙的工藝進(jìn)行了優(yōu)化并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,對(duì)其腐蝕原因進(jìn)行了探討,最后通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)使其在不增加重量的前提下提高耐腐蝕能力。魚雷是由5A06鋁合金材料焊接加工而成,動(dòng)力燃料艙主要由主艙、線團(tuán)艙、線導(dǎo)艙、電纜管、防晃罩、燃料管和泄壓閥等組成。由于殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,首先需要對(duì)現(xiàn)有模型進(jìn)行初步簡(jiǎn)化,用SolidWorks將簡(jiǎn)化后的模型建立為三維模型。魚雷燃料艙殼體的優(yōu)化可以由初步優(yōu)化和最終優(yōu)化兩部分組成,初步優(yōu)化是魚雷燃料艙耐壓殼體材料的選取和其結(jié)構(gòu)的初步優(yōu)化設(shè)計(jì)。材料優(yōu)化是在滿足使用條件的前提下,綜合材料的加工性能和成本等因素,選取最佳的制造材料;殼體結(jié)構(gòu)初步優(yōu)化是改變現(xiàn)有耐壓殼體的環(huán)肋結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)筋部分,將其形狀由矩形結(jié)構(gòu)改為梯形結(jié)構(gòu),更加有助于海水排出�；贛ATLAB工具箱,本文利用求解多變量有約束的非線性函數(shù)最小值fmincon函數(shù),以魚雷耐壓殼體結(jié)構(gòu)的5個(gè)設(shè)計(jì)尺寸為優(yōu)化變量,以魚雷耐壓殼體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求為約束條件,以殼體體積(即重量)最小為目標(biāo)函數(shù),找到符合條件的最佳參數(shù),再加以校核,確定殼體的變量參數(shù)。最后,利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)所選參數(shù)進(jìn)行參數(shù)化建模,并模擬實(shí)際工況(即300m水深),得到魚雷燃料艙耐壓殼體的應(yīng)力分布云圖。通過(guò)分析殼體的應(yīng)力分布情況,最終決定參數(shù)的值。本文對(duì)魚雷動(dòng)力燃料艙的耐壓殼體進(jìn)行了優(yōu)化和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析,為企業(yè)在魚雷燃料艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析方面提供了支持。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TJ630.3
【圖文】：

中北大學(xué)學(xué)位論文多，開孔較多，燃料艙殼體使用參數(shù)化建模難度將，各個(gè)因素之間相互影響，試驗(yàn)組數(shù)會(huì)明顯提高周期更長(zhǎng)，一般計(jì)算機(jī)難以滿足要求。經(jīng)分析，這較少的結(jié)構(gòu)[20]。的謝金鑫通過(guò) ISIGHT 軟件對(duì)水下機(jī)器人的耐壓殼剛度和穩(wěn)定性的前提下，通過(guò)改變水下機(jī)器人的壁的結(jié)構(gòu)。優(yōu)化的水下機(jī)器人的幾何模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如為工字型，工型梁有較高的強(qiáng)度，但是會(huì)影響整體和尺寸、殼體的厚度要求不變，設(shè)計(jì)變量少，優(yōu)化

上述耐壓殼體材料的相對(duì)比重(即重量與排水量比)與破壞深度的關(guān)系示意圖如圖2.2 所示[29]。由圖可知，金屬材料中，鈦合金破壞深度最深，使用范圍最廣，很適合大型魚雷殼體的制造；鋁合金和鋼材的破壞深度較淺，可應(yīng)用于潛水不深或艦艇裝載的中小魚雷上，非金屬材料因?yàn)槠浯嘈暂^大，抗拉強(qiáng)度低，加工經(jīng)驗(yàn)不足，一般不用于此。圖 2.2 耐壓殼體各類材料 W/D 與破壞深度關(guān)系示意圖五種材料的四項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)如圖 2.3 所示。由圖可知，鋼材的加工性能和經(jīng)濟(jì)性好但是由于鋼材密度大導(dǎo)致比強(qiáng)度較低，鈦合金的材料性能好，但是其加工難度和經(jīng)濟(jì)性不好，鋁合金雖然各項(xiàng)性能指標(biāo)都不高，但是基本都處于中等狀態(tài)，是目前為止最好的材料選擇。

圖 2.3 耐壓材料性能指標(biāo)對(duì)比圖考慮材料的各項(xiàng)指標(biāo)：比強(qiáng)度、比剛度、材料制造加工性對(duì)魚雷燃料艙的選材順序依次為鋁合金、鋼材和鈦合金。構(gòu)存在問(wèn)題與模型簡(jiǎn)化維圖如圖 2.4 所示，

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6 陳U

本文編號(hào)：2800731