外壓信號浮標的結(jié)構(gòu)設(shè)計及可靠性分析.pdf

1、信號浮標多用于艦艇通訊、海洋環(huán)境檢測以及航標領(lǐng)域，由于其使用的特殊性，在保證其結(jié)構(gòu)可靠性的前提下減小其重量顯得愈發(fā)重要。由相關(guān)文獻和國標CB767-68知，目前國內(nèi)信號浮標多采用壓力容器的常規(guī)方法設(shè)計，在設(shè)計時采用增大安全系數(shù)來保證結(jié)構(gòu)可靠性，設(shè)計的浮標殼體有很大的裕度。本課題利用壓力容器分析設(shè)計方法和基于有限元方法的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化技術(shù)進行浮標殼體的設(shè)計，具有重要的實際應(yīng)用意義。 本文首先分析了信號浮標的結(jié)構(gòu)，根據(jù)已知的部分參數(shù)

2、，依據(jù)壓力容器分析設(shè)計方法對浮標的基本構(gòu)件進行了初始設(shè)計和校核，完成密封設(shè)計和浮標模型建立；對簡化后的浮標殼體和法蘭進行了有限元分析，找出殼體危險的部位并進行補強；分析了浮標殼體的承載能力，為后面殼體的優(yōu)化設(shè)計和可靠性分析提供了依據(jù)。 然后，根據(jù)設(shè)計要求，依據(jù)優(yōu)化設(shè)計的基本原理以浮標重量最小為目標建立了浮標殼體的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，分別運用數(shù)值迭代法和有限元法進行了優(yōu)化求解。數(shù)值迭代法中分別利用了序列二次規(guī)劃法、微分進化算法以及內(nèi)點罰

3、函數(shù)法進行優(yōu)化求解，確定了錐體上加強圈的位置；有限元法中，建立了殼體的參數(shù)化模型，對封頭和錐體的厚度為設(shè)計變量進行優(yōu)化求解；綜合分析兩種優(yōu)化結(jié)果并和初始設(shè)計做了比較分析，結(jié)果表明優(yōu)化設(shè)計改善了殼體上應(yīng)力集中，降低了殼體的重量。 最后對優(yōu)化補強后的浮標殼體進行了可靠性分析。分析了基于有限元方法進行可靠性計算的思路，建立了浮標殼體可靠性分析的APDL文件，使用蒙特卡洛拉丁超立方法進行求解，分析了殼體結(jié)構(gòu)的可靠性結(jié)果和對結(jié)構(gòu)強度影響較