潜艇圆筒形耐压壳体结构的分析与优化

本文讨论了潜艇圆筒形耐压壳体结构的分析与优化。强度分析采用迁移矩阵法,稳定性分析采用样条能量法。在此基础上,以壳体重量为目标函数对结构进行了优化设计。另外,还以潜艇典型耐压舱段为例讨论了变刚度肋骨对减轻重量的影响。为了方便初步设计,还给出了一些典型变刚度加肋圆柱壳的强度和稳定性近似分析公式。     

非均匀采样潜艇耐压壳体测量数据处理方法

在役潜艇的建造和修理需要检测其耐压壳体的截面圆度,因现场条件限制或多设备融合测量,测量采样点经常呈现非均匀性,导致最小二乘圆拟合的结果与实际情况不符,研究旨在减小非均匀采样带来的影响,提高拟合圆的精度。基于非均匀采样定权提出一种非均匀采样加权总体最小二乘圆拟合方法,同时考虑观测向量和系数矩阵都有扰动,用于潜艇耐压壳体测量数据的处理。通过对4种不同预设形状的采样分析数值实验表明,该方法能提高非均匀采样情况下圆拟合的精度,但当随机误差加大至1.5 mm,该方法不能完全优于最小二乘法。非均匀采样加权总体最小二乘圆拟合法计算得到的圆心偏差及半径偏差都比最小二乘法的结果更小,具有较好的工程实用价值,可用于在役潜艇耐压壳体圆度测量非均匀采样时的圆拟合计算。     

导弹潜艇耐压壳体填料箱结构的设计方法

本文阐述了填料箱结构的设计方法和安装维修要求；指出了我国早期仿制的某导弹潜艇耐压壳体填料箱结构设计中存在的问题。另外，文章还指出，我国自行研制的导弹潜艇耐压壳体填料箱也存在同样问题，并提出了相应的改进设计途径。     

潜艇耐压圆柱壳结构可靠性的数值模拟计算法

本文着重以各类数值模拟方法分析了造成潜艇破坏的主要失效形式，计算相应的失效概率，同时给出了相应的算例，从而为建立潜艇耐压圆柱壳结构可靠性设计计算原则提供一定的量化基础。     

用裂纹扩展随机模型估算潜艇耐压壳体的疲劳寿命

用Paris公式预测以时间为函数的疲劳裂纹扩展，要考虑很多不确定因素，问题十分复杂。本文引用了考虑裂纹尺寸变异性的裂纹扩展随机模型，估算了潜艇的耐压壳体在不同循环次数下疲劳热点的疲劳寿命，并将结果与使用建立极限状态方程的一阶二次矩法估算的疲劳寿命进行了比较和分析。     

用裂纹扩展随机模型估算潜艇耐压壳体的疲劳寿命

用Paris公式预测以时间为函数的疲劳裂纹扩展,要考虑很多不确定因素,问题十分复杂.本文引用了考虑裂纹尺寸变异性的裂纹扩展随机模型,估算了潜艇的耐压壳体在不同循环次数下疲劳热点的疲劳寿命,并将结果与使用建立极限状态方程的一阶二次矩法估算的疲劳寿命进行了比较和分析.     

在CADDS5中实现潜艇耐压壳板展开的探讨

针对CADDS5三维设计软件外板展开功能上存在的缺陷和实验设计工作的需要，利用手工展开外板的原理，实现了在CADDS5软件中潜艇耐压壳板的展开。     

潜艇耐压壳圈初挠度测量方法研究

在使用全站仪测量潜艇耐压壳圈初挠度的方法基础上,提出转站测量方法,使得在不同肋位测量的数据可转换到同一坐标系下,然后计算拟合平面和投影点,最后根据最小二乘原理得到各等分点的初挠度,该方法测量简单,精度较高。     

潜艇耐压锥柱结合壳断裂失效J积分有限元分析

总结了基于有限元方法的断裂力学J积分理论,利用MARC软件建立了潜艇锥柱结合壳有限元分析模型,计算潜艇典型裂纹承受300 m静水压力和不同炸药重量及距离下的J积分.通过对典型裂纹J积分有限元计算,从中获得典型裂纹在一次性受载(包括各种冲击载荷)下的应力强度因子.最后,根据材料的起裂韧度(KIC)对该潜艇耐压壳结构进行断裂评价.     

在随机载荷作用下用断裂力学法估算潜艇耐压壳体的疲劳寿命和裂纹尺寸

潜艇在上浮下潜的过程中承受着反复作用的由外部水压力所产生的随机载荷,耐压壳体面临着疲劳破坏。本文引入了潜艇的疲劳载荷谱,模拟了潜艇随机载荷历程,并对一次载荷历程估算了疲劳寿命;同时模拟了100次载荷历程,分别对疲劳寿命和裂纹尺寸进行了统计,结果表明裂纹的疲劳寿命符合威布尔分布,裂纹扩展尺寸服从对数正态分布。该结论与目前疲劳可靠性分析中使用的对数正态分布模型和威布尔分布模型相一致。     

基于三维点云的加筋圆柱壳体圆度测量及初挠度计算

加筋圆柱壳体的圆度是保证其抗压强度的重要指标之一。针对传统圆度测量中基于等分点进行激光测量的方法存在效率低、空间有限条件下操作性差等问题,提出了一种基于三维点云数据的圆度测量及初挠度计算方法。该方法通过自动扫描以获取离散的空间点云数据,然后以点云数据为基础,采用肋位特征点定位、剖面投影以及圆拟合等处理方法,对特定肋位测点的初挠度进行计算。结果表明：该方法与等分测量法获得的初挠度计算结果相吻合,可有效提高圆度测量的效率。     

带有消声瓦的潜艇耐压壳在流场中的阻尼振动和层间应力

在壳厚方向采用位移和应力插值函数,应用混合分层理论和壳体在流场中所受的流体动压力.推导带有消声瓦的潜艇耐压壳在流场中的动力学方程.采用迭代的方法求出潜艇耐压壳在流场中阻尼振动的解.在不同粘弹性材料弹性模量和厚度下.分别计算了潜艇耐压壳在流场中阻尼振动的一阶固有频率、结构损耗因子和层间横向应力的幅值.结果表明,随粘弹性材料弹性模量的增大,一阶固有频率和结构损耗因子增加,随粘弹性材料层厚度的增大,结构损耗因子增加.一阶固有频率减小.较高的层间法向正应力是造成潜艇消声瓦在流场中低频振动脱落的主要原因.采用较高模量和厚度的牯弹性阻尼材料将有效地降低潜艇耐压壳在流场中阻尼振动的层间应力的幅值.     

潜艇耐压艇体纵筋加强锥—柱结合壳结构行为的分析

为考察"纵筋加强锥—柱结合壳"的力学行为,设计了"纵筋加强锥—柱结合壳"作为计算模型,运用有限元方法分析了该模型凸/凹结合部母线方向和圆周方向应力分布。纵筋在纵向和环向均破坏了结构的连续性,在环向还破坏了结构的轴对称性,在纵筋端部(纵向)和纵筋与纵筋之间(环向)的壳板上产生了应力突变和很多应力集中点;此外,在锥—柱结合部增加了许多纵向焊缝,锥—柱结合部应力环境十分恶劣。这种结构形式增大了艇体出现疲劳破坏的危险性。在采用高强度钢(屈强比接近1)的大潜深潜艇的锥—柱结合部不能采用"纵筋加强"结构形式。     

内压对锥柱耐压壳焊接残余应力影响的数值模拟与试验研究

耐压结构在使用前一般都要进行内压试验,经过内压试验后结构的焊接残余应力会发生改变。残余应力的变化会对结构的力学特性有一定影响。文章首先运用ANSYS的APDL语言编写了大尺度锥柱耐压壳模型焊接残余应力数值模拟程序,对耐压结构的初始残余应力和经过内压试验后残余应力的变化进行计算;然后,采用X射线无损检测方法对该大尺度锥柱耐压壳模型的初始残余应力和经过内压试验后的残余应力进行测量。计算结果与试验结果表明,随着内压增加,内壳残余拉应力不断降低;而外壳残余压应力则变化不大;并且数值模拟结果与试验结果基本吻合。该文研究结果为更加合理可靠地进行耐压结构力学特性分析提供了理论依据。     

基于非线性三维直角坐标转换的耐压壳体径向初挠度测量算法

针对传统的bursa 七参数坐标转换模型不适合大旋转角度测量、过于依赖初值等问题,提出一种适合潜艇耐压壳体径向初挠度测量的基于六参数的非线性三维直角坐标转换模型计算方法。首先,在坐标转换的完整公式基础上推导出六参数模型公式。随后,利用改进的高斯—牛顿法对解算过程进行优化。最后,通过MATLAB程序将算法实现,代入工程实测数据和仿真数据,从解算精度和稳定性两方面与传统bursa模型进行对比,验证了算法的可行性与正确性。