马氏体镍钢制大深度载人潜水器载人球壳的强度特征（英文）

文章研究了用马氏体镍钢制造的大深度载人潜水器载人球壳的强度特征。采用厚壳理论推导了一组计算线弹性强度、稳定性和刚度的公式,并与薄壳理论和有关规范中经验公式的结果作了对比。对球壳在不同厚度、不同初始缺陷、不同屈服强度和杨氏模量下的非线性屈曲强度作了大量数值计算,基于数值计算结果和壳体理论,推导了预报马氏体镍钢球壳非线性屈曲强度的半解析公式。作为算例,文中详细比较了分别用数值和解析方法获得的用于全海深载人潜水器的马氏体镍钢载人球壳的强度特征,发现两者吻合良好。研究表明,文中给出的预报公式可以比较精确地预报马氏体镍钢载人球壳的强度特征。这一研究工作为制订下一代载人舱的设计规范奠定了基础。

载人潜水器马氏体镍钢载人舱设计

"蛟龙"号与"深海勇士"号载人潜水器均使用钛合金作为载人舱的耐压结构材料,而俄罗斯"和平"号载人潜水器使用马氏体镍钢材料设计与制造载人舱及其他耐压罐体。对于这种超高强度钢用于载人舱的设计制造,国内尚无应用经验。文章对马氏体镍钢载人舱的结构设计、结构计算和规范适用性进行研究,总结马氏体镍钢用于载人潜水器耐压结构设计与计算的经验,以期推进马氏体镍钢在我国深海装备领域的应用。

全海深耐压壳备选材料——马氏体镍钢18Ni(250)和18Ni(350)的裂纹扩展率特性（英文）

正在研制的全海深载人舱及可调压载水舱等其他耐压壳体将采用马氏体镍钢材料制造。其中,18Ni(250)和18Ni(350)是两种备选的马氏体镍钢。在设计过程中,必须依据材料特性对耐压舱的寿命进行合理预报,以确保载人潜水器的使用安全。文中给出了18Ni(250)和18Ni(350)这两种材料的系列裂纹扩展率试验数据,并依据其中某一载荷比条件下的一组试验数据确定了用于寿命预报的统一裂纹扩展率模型参数。根据这些参数,对其他载荷比下的裂纹扩展率曲线进行了预报,并与试验结果进行了对比。对比结果表明了该模型及其参数预报方法对这两种材料的适用性。该项研究可为基于断裂力学的全海深载人舱和可调压载水舱的寿命预报提供基础。

马氏体镍钢腐蚀疲劳裂纹扩展特性试验研究

研究了马氏体镍钢18Ni(250)三点弯曲试样在不同应力比下的腐蚀疲劳裂纹扩展特性,并与空气环境下的疲劳裂纹扩展特性进行对比,分析了腐蚀疲劳裂纹扩展机理.结果表明:应力比为0.1时的疲劳寿命要小于应力比为0.3时的疲劳寿命,当应力强度因子在50~70 MPa·m^(0.5)时,应力比对于裂纹扩展速率影响较大.在裂纹扩展初始阶段,3.5%NaCl腐蚀溶液环境下的裂纹扩展速率约为空气中的1.5倍.裂纹尖端暴露在腐蚀环境下,金属原子与腐蚀溶液中的离子发生化学反应,加速了裂纹扩展.文中研究结果可以为深海潜水器耐压壳的疲劳寿命预测提供理论依据.

全海深载人潜水器载人舱缩比结构模型试验研究

"十三五"期间中国提出了"深海进入、深海探测、深海开发"的海洋战略。全海深载人潜水器即是"深海进入"的重要装备,其核心部件载人舱的材料选择、设计标准、制造工艺以及结构安全评判就成为需要解决的技术问题。论文针对超高强度马氏体镍钢C250制造的载人舱缩比结构模型,进行压力筒静水压力测试;并对结构应力、极限载荷和体积收缩率进行测试,以研究超高强度马氏体镍钢应用于深海载人舱的设计、计算与制造的可行性。

全海深载人潜水器超高强度钢制载人球壳的极限强度分析与模型试验

载人耐压舱是保证载人潜水器安全性的最核心部件,文章主要针对上海海洋大学正在研制的万米载人潜水器开展载人球壳的极限强度理论分析和模型试验研究。该载人耐压球壳采用超高强度马氏体镍钢。有限元分析包括静应力分析和屈曲分析,获得了耐压球壳的极限强度和失效模式;在此基础上,设计了模型球进行了极限破坏试验。通过有限元分析结果和试验结果对比,获得了球壳极限破坏压力失效模式和加载过程中球壳表面应变的变化历程。试验结果和有限元结果基本一致,验证了设计方法对马氏体镍钢球壳的适用性。该研究为后续全海深耐压球壳的设计提供了可靠的试验和理论基础。