外壓球殼封頭屈曲分析及試驗研究.pdf

1、球殼封頭是深海耐壓潛水器上廣泛使用的耐壓結(jié)構(gòu)，其屈曲耐壓特性對整個潛水器的耐壓能力具有重要的影響，故對球殼封頭屈曲耐壓特性研究，對提高深海耐壓潛水器的屈曲耐壓性能具有重要的理論意義和現(xiàn)實價值。本文以半球封頭縮比模型為研究對象，采用試驗研究、理論研究和數(shù)值法分析相結(jié)合的研究方法，分析了其屈曲耐壓特性、缺陷對其耐壓特性的影響已及球冠封頭的屈曲耐壓特性。主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）進行了半球封頭縮比模型的壓潰試驗和解析法對比計算，結(jié)果

2、顯示，Zoelly公式、Karman-錢學(xué)森公式、能力分析法公式和實驗室修正公式的計算結(jié)果與試驗值的偏差一次遞減，即對于球殼的理論屈曲分析，能力分析法要優(yōu)于大變形理論，大變形理論要優(yōu)于小變形理論，實驗室修正公式計算結(jié)果與試驗值最接近，但計算結(jié)果仍然偏大，故在設(shè)計時需要適當(dāng)?shù)販p小的安全系數(shù)。
　?。?）使用ABAQUS對半球封頭縮比模型進行了完美幾何線性屈曲分析、完美幾何非線性屈曲分析和實際幾何非線性屈曲分析。在完美幾何條件下的線性

3、屈曲和Zoelly公式計算結(jié)果非常接近，但失穩(wěn)形狀與試驗結(jié)果不相符；在完美幾何條件下的非線性屈曲與試驗結(jié)果存在一定的差距，但屈曲失穩(wěn)形狀比較接近；在實際幾何條件下的非線性屈曲與試驗結(jié)果最為接近，屈曲失穩(wěn)形狀也最為相似。
　?。?）使用ABAQUS分析了一致模態(tài)缺陷對半球封頭屈曲特性的影響。對于完美幾何，半球封頭的屈曲耐壓能力會隨著缺陷幅值的增加而減小，但其對缺陷的敏感性隨缺陷幅值的增大而減弱；對于實際幾何，半球封頭的屈曲耐壓能力基

4、本上是隨著缺陷幅值的增加而減小，但是大幅值缺陷對半球封頭屈曲能力的影響或正或負(fù)，并且其對初始缺陷和小幅值缺陷也非常敏感。故在半球封頭的加工制造過程中，為了保證半球封頭滿足設(shè)計的屈曲能力，需要嚴(yán)格的控制其初始缺陷。
　　（4）使用ABAQUS對等曲率半徑和等平行圓直徑球冠封頭的屈曲特性進行了分析。球冠封頭的屈曲特性主要與球冠的曲率半徑有關(guān)，曲率半徑越大，屈曲耐壓能力越小；并且球冠封頭屈曲應(yīng)力最大處和屈曲位置都位于靠近球冠封頭底端的區(qū)