7000米級深海滑翔機復合材料耐壓艙結構設計研究.pdf

1、水下滑翔機是一種新興的自主水下機器人，它具有維護簡單及其制造成本低、并可重復大量地投放等特點，為了滿足人們對深海海域進行長時間大范圍觀測的需求。7000米級深?；铏C是在中國科學院先導專項支持下，面向深海水體觀測需求展開研制工作。深海環(huán)境強大的水壓對水下滑翔機的耐壓殼體提出了嚴酷的考驗。選用樹脂基纖維增強復合材料作為7000米深?；铏C耐壓艙體的材料具有很多輕質合金所不具備的優(yōu)勢，如:比強度高、比剛度高、腐蝕性能優(yōu)異，導熱率低以及抗疲勞

2、能力強等等[1]。然而，對于深海耐壓艙體采用纖維復合材料進行設計遠不及使用金屬材料成熟，由于纖維復合材料與金屬材料的生產工藝及力學性能的巨大差異，復合材料耐壓艙需要不同的設計方法。本文主要研究內容如下:
　　1.耐壓艙整體結構形式確定
　　確定了7000米級深?；枘蛪号撘蕴祭w維復合材料為圓柱殼體部分兩端密封端蓋為鈦合金球殼的整體結構形式。
　　2.碳纖維圓柱殼力學分析
　　由于各向異性材料的復雜性很難得到精確的

3、解析解，通過對模型進行簡化計算了碳纖圓柱殼各層的軸向應力和環(huán)向應力，并采用最大強度理論和蔡—吳強度準則進行了校核。
　　3.耐壓艙體有限元分析
　　運用有限元方法對碳纖維復合材料圓柱殼及鈦合金球殼進行了靜力分析。并對圓柱殼進行了特征值屈曲和非線性屈曲分析。采用運用參數(shù)化的設計方法對鈦合金球殼進行了設計解決了碳纖維簡體與金屬銜接處的應力集中問題。同時對耐壓艙在下潛過程中的壓縮變形進行了定量分析
　　4.碳纖維耐壓筒水壓實