深潛器耐壓殼體疲勞壽命研究.pdf

1、載人深潛器可直接攜帶科考人員進入深海，在海底失物搜尋、生物研究和地質(zhì)考察等方面發(fā)揮著重要作用。耐壓球殼作為載人深潛器的關(guān)鍵部件直接關(guān)系人員安全和設(shè)備使用。本文以載人深潛器鈦合金耐壓球殼為研究對象，給出了包含裂紋萌生和裂紋擴展全過程的耐壓球殼疲勞壽命預(yù)報方法，開展了疲勞可靠性分析，討論了有關(guān)因素對疲勞壽命的影響，相關(guān)結(jié)論可為耐壓球殼的設(shè)計參考。
　　通過統(tǒng)計分析國外載人深潛器下潛深度數(shù)據(jù)，得到載人深潛器下潛深度服從Gumbel分布，

2、其位置參數(shù)可根據(jù)深潛器主要作業(yè)區(qū)域水深確定。
　　基于局部應(yīng)力-應(yīng)變法計算了耐壓球殼的工藝疲勞壽命。通過耐壓球殼載荷-應(yīng)變有限元分析，并考慮球殼開口焊趾殘余應(yīng)力的影響，確定了疲勞評估位置；研究了殘余應(yīng)力大小及有效應(yīng)力集中系數(shù)對工藝疲勞壽命的影響。結(jié)果表明耐壓球殼具有較高的安全裕度，兩個影響因素對疲勞壽命均具有較大影響，工程應(yīng)用中應(yīng)合理確定。
　　采用能計及負應(yīng)力比效應(yīng)的單一曲線模型預(yù)報了耐壓球殼的使用疲勞壽命。通過統(tǒng)計分析鈦

3、合金裂紋擴展疲勞試驗數(shù)據(jù)，得到了鈦合金材料參數(shù)；基于有限元手段，采用張開位移法計算了耐壓球殼表面裂紋應(yīng)力強度因子；對下潛深度分布、初始裂紋尺寸、殘余應(yīng)力等疲勞壽命影響因素進行了分析。結(jié)果表明耐壓球殼使用疲勞壽命滿足要求，副觀察窗焊趾處由于壓應(yīng)力較大，相對容易發(fā)生疲勞破壞。
　　開展了耐壓球殼疲勞可靠性分析，討論了設(shè)計壽命系數(shù)的影響。參考國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準，耐壓球殼的目標可靠性指標參考值取3.5。結(jié)果表明耐壓球殼可靠性