大深度载人潜器耐压壳极限强度的简化算法

深潜器耐压壳极限强度分析是设计深海载人潜水器的关键技术。基于切线模量理论, 引入切线模量因子的参数并结合材料的力学性能试验数据, 可以建立工程常用的多种合金材料的切线模量因子曲线。观察材料曲线的特性, 推导出计算耐压壳极限强度的简化数学表达式。利用该表达式计算深海载人潜水器常用的某种钛合金耐压球壳和TC4合金试验球壳的极限强度, 并将计算结果与有限元数值计算结果, 以及实验结果进行比较, 发现该简化方法具有良好的适用性。应用表明, 该方法简便实用, 可以作为耐压壳极限承载力的简化算法, 在初步设计阶段使用。     

钛合金深潜器耐压球壳极限强度的切线模量因子算法

耐压壳的承载能力是设计深海载人潜水器的重要技术之一.通过引入强度稳定综合理论的切线模量因子方法,在材料本构关系的基础上,拟合出反映结构平衡关系的切线模量因子曲线,并用一个解析化的四参数函数表示.将该解析表达式运用在大深度钛合金承压球壳极限承载力的计算上,并将得出的计算值与泰勒水池公式法、有限元法计算值进行比较.结果表明,切线模量因子方法简便而有效,能达到工程的使用要求,可以在球壳的初步设计和实验数据的整理分析时使用.     

基于弹性基础梁理论的球壳承压能力分析

为解决球壳的承压能力问题,从平板大挠度方程出发,假设板发生对称的球冠式初始弯曲变形,就能得出承受静水压力的球冠平衡方程,此方程可以简化成受横向载荷和轴向压力作用的弹性基础梁的平衡方程。通过弹性基础梁的屈曲问题,建立了球壳弹塑性失稳的极限强度和压杆临界应力的关系。在研究材料拉伸曲线的基础上,可以改进切线模量理论的计算方法,得出更简便、规范的切线模量因子算法。通过与大量深潜器球壳失稳的实验数据和数值数据比较,表明基于弹性基础梁理论的算法具有较高的准确性,可以推广用于计算承受均匀外压球壳的极限荷载。     

应变疲劳寿命的强度稳定综合理论法研究

应变疲劳分析是解决结构失效问题的重点研究内容之一.运用强度稳定综合理论及方法将应变疲劳寿命转化为切线模量因子的表达,通过分析转化过程中的无量纲曲线,发现一些材料间的固有规律.以切线模量因子为"桥梁",将循环应力应变曲线中的应力作为裂纹扩展时的临界应力,对应该应力的应变值当作疲劳试验的控制应变幅值,则对应的裂纹长度就是应变疲劳寿命的折算裂纹长度;通过切线模量因子建立的衍生比例定律和应力疲劳寿命的建模方法可以得到寿命应变关系的预测模型.这一模型与灰色系统理论的GM模型具有相同的数学表达,并通过实验数据验证该模型的误差小于5%.