波纹截面环形耐压壳设计与分析

在圆截面环形耐压壳基础上,提出一种新型波纹截面环形耐压壳。通过耐压壳体极限强度非线性分析方法,研究波纹数对波纹截面环形耐压壳屈曲载荷的影响规律,优选出一种波纹截面环形耐压壳,并与圆环壳进行对比分析。结果表明,随着波纹数的增加,波纹截面环形耐压壳的屈曲载荷大幅度提高,当波纹数增加到12时,波纹截面环形耐压壳承载能力高达圆截面环形耐压壳的98%,但波纹结构的制造难度和成本大幅度降低。本文研究可为深海空间站的创新设计提供参考。

交接环形耐压壳屈曲特性试验与数值研究

研究了不锈钢交接环形耐压壳在均匀外压作用下的屈曲性能。使用的交接环形耐压壳的截面半径为70.5 mm,壁厚为1.319 mm,圆周旋转半径为134 mm。制作了6个交接壳模型,并对其进行几何测量、静水外力试验和数值计算,在此基础上对交接环形耐压壳屈曲行为进行分析,研究了交接角度和环肋参数对屈曲的影响规律。结果表明,交接角度对交接环壳屈曲载荷没有影响,环肋的宽度和厚度达到一定阈值时,临界屈曲载荷值保持不变且接近于交接单元的屈曲载荷。

分段式环形耐压壳设计与分析

开展了分段式环形耐压壳的加强结构设计与分析。按照中国船级社耐压壳设计规范,采用数值分析的方法,设计了工作水深2633 m的分段式环形耐压壳,研究了椭圆截面长短轴之比对分段环壳极限承载能力的影响规律,分析了环肋厚度对分段环形耐压壳性能的影响规律。结果表明,椭圆截面长、短轴比值为1.113,分段环壳具有良好的抗压性能。环肋的宽度达到一定阈值后,分段环壳临界屈曲载荷趋于稳定且表现为柱壳失稳。经过加强设计后的分段环壳,具有良好的浮力储备,以及优良的抗压性能。

椭圆截面环形耐压壳屈曲特性研究

环形耐压壳具有较好的抗压能力和水动力特性,是深海空间站的一种优选结构。既有研究主要对圆截面环形耐压壳以及加肋圆截面环壳进行了屈曲分析,对椭圆截面环壳的研究缺乏试验支撑。为进一步探究椭圆截面环形耐压壳的屈曲特性。通过基于弧长法的非线性数值计算,分析椭圆截面长、短轴比值对环形耐压壳屈曲载荷的影响规律,优选出一组椭圆参数。采用快速成型技术制作两个树脂材料椭圆截面环形耐压壳,以及两个等体积、等质量的树脂材料圆截面环形耐压壳,进行几何测量、静水外压和数值计算。结果表明,长、短轴比值为1.27的椭圆截面环形耐压壳具有良好的抗压性能,其屈曲载荷是等效圆截面环形耐压壳的1.718倍,该研究可为深海空间站载人舱的创新设计提供参考。