深潛器耐壓殼體疲勞壽命研究.pdf

1、載人深潛器可直接攜帶科考人員進入深海，在海底失物搜尋、生物研究和地質(zhì)考察等方面發(fā)揮著重要作用。耐壓球殼作為載人深潛器的關(guān)鍵部件直接關(guān)系人員安全和設(shè)備使用。本文以載人深潛器鈦合金耐壓球殼為研究對象，給出了包含裂紋萌生和裂紋擴展全過程的耐壓球殼疲勞壽命預報方法，開展了疲勞可靠性分析，討論了有關(guān)因素對疲勞壽命的影響，相關(guān)結(jié)論可為耐壓球殼的設(shè)計參考。
　　通過統(tǒng)計分析國外載人深潛器下潛深度數(shù)據(jù)，得到載人深潛器下潛深度服從Gumbel分布，

2、其位置參數(shù)可根據(jù)深潛器主要作業(yè)區(qū)域水深確定。
　　基于局部應(yīng)力-應(yīng)變法計算了耐壓球殼的工藝疲勞壽命。通過耐壓球殼載荷-應(yīng)變有限元分析，并考慮球殼開口焊趾殘余應(yīng)力的影響，確定了疲勞評估位置；研究了殘余應(yīng)力大小及有效應(yīng)力集中系數(shù)對工藝疲勞壽命的影響。結(jié)果表明耐壓球殼具有較高的安全裕度，兩個影響因素對疲勞壽命均具有較大影響，工程應(yīng)用中應(yīng)合理確定。
　　采用能計及負應(yīng)力比效應(yīng)的單一曲線模型預報了耐壓球殼的使用疲勞壽命。通過統(tǒng)計分析鈦

3、合金裂紋擴展疲勞試驗數(shù)據(jù)，得到了鈦合金材料參數(shù)；基于有限元手段，采用張開位移法計算了耐壓球殼表面裂紋應(yīng)力強度因子；對下潛深度分布、初始裂紋尺寸、殘余應(yīng)力等疲勞壽命影響因素進行了分析。結(jié)果表明耐壓球殼使用疲勞壽命滿足要求，副觀察窗焊趾處由于壓應(yīng)力較大，相對容易發(fā)生疲勞破壞。
　　開展了耐壓球殼疲勞可靠性分析，討論了設(shè)計壽命系數(shù)的影響。參考國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準，耐壓球殼的目標可靠性指標參考值取3.5。結(jié)果表明耐壓球殼可靠性