【摘要】：近年來全球探海技術高速進步,各國大力投入對水下結構物的發(fā)展。載人潛水器和潛艇作為水下結構中的典型代表,分別在科考領域和國防領域發(fā)揮重要作用。載人潛水器的下潛深度較大,達到千米甚至萬米級別,常采用球形耐壓殼;潛艇作為服務于國防事業(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。一般對于極限下潛深度大于500m的結構稱為大潛深結構,常規(guī)潛艇很少可以下潛至500m以上的深度。目前對大潛深圓柱耐壓殼的研究相對較少,耐壓殼在頻繁地上浮和下潛過程中周期性地受到不同幅值的靜水壓力作用,導致結構發(fā)生低周疲勞破壞,引入可靠性思想,則能夠更加精準地預測壽命。本文以極限下潛深度600m的潛艇為研究對象,鑒于對潛艇歷史下潛數(shù)據的收集較為困難,通過擬合“Alvin”載人潛水器的下潛數(shù)據來建立潛艇下潛深度分布的概率模型,獲得其疲勞載荷譜。并將有限元分析結果與理論計算結果對比,驗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,在此基礎上對耐壓殼的疲勞可靠性進行研究,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。具體的研究內容如下:(1)采用“Alvin”載人潛水器的下潛數(shù)據作為原始數(shù)據,利用數(shù)理統(tǒng)計的方法對原始數(shù)據進行擬合分析,對比分析了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)以潛艇耐壓殼結構中的典型部位—錐柱結合殼為研究對象,采用兩種不同修正方法(S-W-T方法、Morrow法)對耐壓殼的疲勞熱點區(qū)域進行裂紋萌生分析,并采用斷裂力學方法對殼體外表面凸錐部位進行裂紋擴展分析,發(fā)現(xiàn)該部位的疲勞裂紋擴展壽命比疲勞裂紋萌生壽命要小得多。(3)采用理論計算和有限元相結合的方法對耐壓殼體外表面裂紋萌生階段、裂紋沿深度方向擴展階段進行研究。研究發(fā)現(xiàn),按疲勞載荷譜方法下的數(shù)值模擬結果與理論計算結果較吻合,且誤差小于按極限載荷方法下的數(shù)值模擬結果與理論計算結果的誤差,驗證了按疲勞載荷譜方法進行有限元分析的準確性。該方法下的數(shù)值模擬分析獲得了更加接近理論計算的疲勞壽命,驗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語言編寫潛艇耐壓殼的疲勞可靠性計算程序,討論各隨機參數(shù)對可靠性的影響�；趯我黄谑Ｊ较碌目煽啃匝芯�,考慮疲勞和穩(wěn)定性兩種失效模式之間的相關性,以傳統(tǒng)串聯(lián)、并聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型為基礎,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。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U674.941

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