基于非均勻加肋理論的耐壓殼優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、環(huán)肋圓柱殼是潛水器耐壓殼較常采用的形式，選擇適宜的材料和適當(dāng)?shù)男问侥軡M足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求，而且有利于總布置。對(duì)于大多數(shù)環(huán)肋圓柱耐壓殼，強(qiáng)度要求比較容易滿足，但是為了滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求，常常需要使殼板的厚度較大，這導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度的利用率較低，成本也比較高。因此，從耐壓殼的自身結(jié)構(gòu)入手，提高其穩(wěn)定性變得尤為重要。目前，大多數(shù)外壓圓柱殼的肋骨沿圓柱殼軸線方向是等距等剛度分布的。然而，多數(shù)情況下環(huán)肋圓柱殼失穩(wěn)時(shí)縱向呈現(xiàn)一個(gè)半波，即艙段中央

2、處的徑向失穩(wěn)位移最大，從艙段總體穩(wěn)定性考慮，應(yīng)使徑向失穩(wěn)位移大的肋位得到更好的加強(qiáng)，這樣材料可以得到充分合理的利用。基于這種思想，本文從環(huán)肋圓柱殼的本身肋骨布置形式入手，采用剛度非均勻環(huán)肋的形式加強(qiáng)耐壓圓柱殼。根據(jù)失穩(wěn)時(shí)徑向位移來確定肋骨的剛度，采用未作修正的理論臨界壓力衡量其穩(wěn)定性。在幾個(gè)算例原有的形式上進(jìn)行肋骨的改變，通過公式計(jì)算和有限元分析研究其穩(wěn)定性和重量的變化，得到了在總的肋骨剛度相同的情況下，非均勻加肋耐壓殼的臨界失穩(wěn)壓力大

3、于均勻環(huán)肋耐壓殼的臨界失穩(wěn)壓力。此外對(duì)肋骨的側(cè)向失穩(wěn)的特點(diǎn)及加強(qiáng)措施進(jìn)行初步探討，并采用APDL語言對(duì)ANSYS進(jìn)行二次開發(fā)，定制肋骨側(cè)向穩(wěn)定性校核的圖形用戶界面。
　　 基于以上理論及相關(guān)研究，本文對(duì)某潛深2000米潛水器電池艙進(jìn)行非均勻加肋設(shè)計(jì)。首先根據(jù)電池的體積進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。在此初步設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)肋骨數(shù)目，殼板厚度，肋骨截面的寬和高四個(gè)因子進(jìn)行敏度分析，選擇對(duì)耐壓艙的失穩(wěn)臨界壓力和重量影響較大的因子作為