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深潜器耐压壳用钛合金保载疲劳服役可靠性研究进展

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金属学报 2023年第6期59卷 713-726页

作者：张滨田达宋竹满张广平东北大学材料科学与工程学院材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110819 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016

深海潜水器耐压壳材料的服役可靠性直接关乎深潜器的作业安全,钛合金因其优异的深海环境服役性能成为制造深潜器耐压壳的关键材料。本文从深潜器用钛合金的种类出发,详细介绍了钛合金室温蠕变、低周疲劳及保载疲劳等主要失效形式的最新... 详细信息

深海潜水器耐压壳材料的服役可靠性直接关乎深潜器的作业安全,钛合金因其优异的深海环境服役性能成为制造深潜器耐压壳的关键材料。本文从深潜器用钛合金的种类出发,详细介绍了钛合金室温蠕变、低周疲劳及保载疲劳等主要失效形式的最新研究进展,归纳了钛合金保载疲劳的主要影响因素、微观损伤机制及寿命预测模型,以期为新型高强低保载效应的高性能钛合金研发提供参考。最后,提出了目前深潜器用钛合金构件服役可靠性评价亟待解决的若干问题和未来的研究方向。

关键词：深潜器钛合金保载疲劳服役可靠性

深潜器多球交接耐压壳室温蠕变-疲劳特性研究

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中国造船 2023年第3期64卷 157-168页

作者：焦天震刘刚郭育豪李盈盈胡旭张昊大连理工大学运载工程与力学学部船舶工程学院大连116024 工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 武汉第二船舶设计研究所前沿创新与基础研究部武汉430064

为了揭示钛合金深潜器多球交接耐压壳在实际作业过程中的蠕变-疲劳特性,通过定义的比例因子建立考虑蠕变损伤演化速率拉压不对称时的室温蠕变-疲劳损伤模型,通过对ABAQUS软件进行二次开发,基于蠕变-疲劳损伤模型和自动周期跳跃算法,建... 详细信息

为了揭示钛合金深潜器多球交接耐压壳在实际作业过程中的蠕变-疲劳特性,通过定义的比例因子建立考虑蠕变损伤演化速率拉压不对称时的室温蠕变-疲劳损伤模型,通过对ABAQUS软件进行二次开发,基于蠕变-疲劳损伤模型和自动周期跳跃算法,建立了适用于深潜器多球交接耐压壳结构的蠕变-疲劳损伤数值模拟方法。数值分析结果显示,多球交接耐压壳结构的热点位置在承受拉伸载荷时,蠕变损伤对结构的蠕变-疲劳寿命影响显著,而承受压缩载荷时几乎不产生蠕变损伤;当作业水深增加时,蠕变-疲劳裂纹萌生寿命的减少速度明显高于疲劳裂纹萌生寿命的减少速度;当处于相同水深时,保载时间增加会使结构的蠕变-疲劳裂纹萌生寿命减少,但耐压壳的实际可作业时间大幅提升。研究结果可为多球交接耐压壳蠕变-疲劳强度的计算提供参考。

关键词：蠕变-疲劳深潜器数值模拟钛合金多球交接耐压壳拉压不对称

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深潜器耐压壳极限强度的模量算法

上海交通大学学报 2014年第4期48卷 498-501,507页

作者：熊志鑫罗培林上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

通过引入承压球壳变形的对称性假设,将承受均匀外压球壳的理论表达简化为筒形板及弹性基础梁的数学模型.引入参数,将切线模量理论等多种模量理论统一表达,在材料应力应变曲线的基础上,得到模量因子曲线和相应的解析表达式.以切线模量理... 详细信息

通过引入承压球壳变形的对称性假设,将承受均匀外压球壳的理论表达简化为筒形板及弹性基础梁的数学模型.引入参数,将切线模量理论等多种模量理论统一表达,在材料应力应变曲线的基础上,得到模量因子曲线和相应的解析表达式.以切线模量理论和双模量理论为例,将2种模量理论应用于钛合金球壳的承载力计算,并将计算值与实验结果进行比较,得出模量理论在耐压壳极限强度计算问题上的有效性和适用范围,为深潜器的初步设计提供参考.

关键词：深潜器模量方法极限强度球壳

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蛋形深潜器耐压壳变厚度优化设计

中国造船 2020年第4期61卷 32-42页

作者：刘刚王祖华黄秉钧刘少杰黄一大连理工大学船舶工程学院大连116024 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 武汉第二船舶设计研究所武汉430064

为了提高蛋形深潜器耐压壳的材料利用率及安全性,对蛋形耐压壳的厚度进行了优化设计。首先,建立了等厚度蛋形耐压壳有限元计算模型,分析了耐压壳的应力分布特征;然后,采用零阶优化方法在保持结构重量及容积不变的条件下改变耐压壳的厚度... 详细信息

为了提高蛋形深潜器耐压壳的材料利用率及安全性,对蛋形耐压壳的厚度进行了优化设计。首先,建立了等厚度蛋形耐压壳有限元计算模型,分析了耐压壳的应力分布特征;然后,采用零阶优化方法在保持结构重量及容积不变的条件下改变耐压壳的厚度,并给出了优化后的耐压壳内外表面曲线拟合方程用于实际耐压壳的优化设计;最后,对比分析了蛋形耐压壳结构优化前后的最大应力值、应力分布以及屈曲强度,验证了优化后的耐压壳结构具有更好的安全性。该方法可为深潜器耐压壳结构的优化设计提供参考。

关键词：深潜器蛋形耐压壳变厚度优化设计屈曲强度

钛合金深潜器耐压球壳极限强度的切线模量因子算法

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哈尔滨工程大学学报 2010年第2期21卷 177-181页

作者：熊志鑫佟福山哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

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... 详细信息

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.

关键词：切线模量因子钛合金深潜器耐压球壳极限强度

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基于参数化有限元的深潜器主框架优化设计

船舶力学 2004年第2期8卷 71-78页

作者：洪林刘涛崔维成谢锡南祁恩荣上海交通大学船舶与海洋工程学院上海200030 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

深潜器主框架是一个大型空间刚架结构,如何对这类复杂的工程结构进行优化,使其既满足自身的强度和刚度要求,同时又满足总体设计对主框架重量和布置的要求,这些仅仅根据经验是不够的,如何充分利用现有的大型通用有限元软件的优化设计功... 详细信息

深潜器主框架是一个大型空间刚架结构,如何对这类复杂的工程结构进行优化,使其既满足自身的强度和刚度要求,同时又满足总体设计对主框架重量和布置的要求,这些仅仅根据经验是不够的,如何充分利用现有的大型通用有限元软件的优化设计功能显得尤为重要。本文利用现有通用大型有限元软件MSCPatran/Nastran,基于参数化设计的思想,对深潜器主框架进行了两个方面的优化设计:首先在初步设计方案的基础上,应用有限元静力分析功能,对方案进行渐进结构拓扑优化;其次,对选定的方案,分别采用可行方向法、序列线性规划法和序列二次规划法这3种优化算法对主框架进行优化,并比较各优化方法的适用性,说明了对于复杂结构存在的目标函数多峰值现象。结果表明,通过参数驱动有限元优化能够显著减轻主框架的整体重量,使材料达到最大的利用效率,具有实用意义。

关键词：深潜器有限元参数驱动主框架优化设计刚度设计强度设计船舶结构

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深潜器垂直面综合控制系统的设计与研究

船舶工程 1991年第5期13卷 16-21页

作者：俞忠原哈尔滨船舶工程学院

本文介绍了深潜器垂直面综合控制器的设计,并经仿真研究优选控制参数。海上实艇试验表明,定深控制精度很高,现已正式投入使用。

关键词：综合控制系统综合控制器深潜器最大超调量控制精度给定值执行机构作业任务作业对象垂直槽

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深潜器援潜救生作业综合安全评估

海军工程大学学报 2011年第6期23卷 101-106页

作者：黄兴玲黄祥兵海军工程大学船舶与动力学院武汉430033

针对深潜器援潜救生作业中的安全性问题,根据综合安全评估方法的基本原理,建立了基于语言值变量和模糊概率的援潜救生作业安全评估模型。该模型首先利用专家语言值初评作业系统的风险,再对风险较大的主要影响事件进行过程分析和模糊故... 详细信息

针对深潜器援潜救生作业中的安全性问题,根据综合安全评估方法的基本原理,建立了基于语言值变量和模糊概率的援潜救生作业安全评估模型。该模型首先利用专家语言值初评作业系统的风险,再对风险较大的主要影响事件进行过程分析和模糊故障树分析,并采取合理的措施保证其安全,很好地解决了作业过程中统计数据少、"一次性事件"较多以及决策时间短给安全评估工作带来的难题。对深潜器某次作业进行安全性评估的结果表明:该模型是合理可行的。

关键词：深潜器援潜救生综合安全评估风险评估

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深潜器交流推进控制器的总体设计

海洋工程 1989年第1期7卷 82-89页

作者：李殿璞哈尔滨船舶工程学院

本文探讨深潜器推进控制系统的总体设计问题。从系统构成和安装布局入手,深入讨论了逆变器承压壳体设计及安装、逆变器基本电参数选择和电路设计、安装等问题。还提出了系统其它部件如推进电动机、减速器、蓄电池等的设计要求。本文重... 详细信息

本文探讨深潜器推进控制系统的总体设计问题。从系统构成和安装布局入手,深入讨论了逆变器承压壳体设计及安装、逆变器基本电参数选择和电路设计、安装等问题。还提出了系统其它部件如推进电动机、减速器、蓄电池等的设计要求。本文重点在于展示总体设计必须考虑的一些主要问题和技术要点,明确各主要设计要素间的制约关系。并给出解决这些问题的一般途径。

关键词：逆变器控制总体设计深潜器蓄电池电压逆变电路推进电动机设计要素参数选择外界电磁干扰控制电路