1、方法。进行结构优化设万方数据三峡大学工程硕士学位论文计不仅使结构设计得到优化，性能得到优化，更好地满足结构的性能需求，而且可以降低成本，提高经济效益。本文以潜器加筋耐压壳体的结构优化设计对研究对象，在满足工艺设计要求和壳体性能要求的前提下，进行壳体的初始筋条布局优化设计，达到减轻壳体结构的重量优化壳体结构的目的。耐压壳体结构计算加环肋筋圆柱壳体在均匀外压作用下的稳定性计算当圆柱壳体在承受均匀外部压力时，通常采用能量法对圆柱壳体的总体稳定性进行计算。在用能量法进行计算时，通常采用李兹法进行计算。李兹法计算的步骤如下确定出在均匀外压作用时圆柱耐压壳体偏离初始平衡位置的位移量，并且要满足边界运动条件的基函数。然后，建立圆柱壳体表面应变量与壳体上任意点应变与壳体发生的位移量之间的几何关系表达式。再。

2、搜索海面目标，可给设备配备的指挥控制系统传感器系统通信系统提供前端目标信息，可广泛执行侦察监视目标指示通信中继等任务，在保护海洋能源的合理开发利用过程中发挥着不可替代的作用。正是潜器观察设备的这种特殊作用，近年来关于此类设备的研究已逐渐引起世界各国学者的关注。在海水的巨大外界压力作用下，如何保持潜器观察设备正常工作，首先要保证潜器耐压壳体具有较高的强度和足够的刚度。但由于该设备通常工作在极其恶劣的环境条件下，时常会遇到紧急状况并造成不可预料的事情发生，潜器观察设备是种工作人员观察目标的有效工具，偶然事情发生，在财力和数据信息采集方面，后果是十分严重的。因此对潜器耐压壳体的耐压强度和刚度研究是十分必要的。其实，即便耐压壳体的强度和刚度已经达到了足够高的要求，但也无法保证耐压壳体丝毫不会受到损。

3、。结构设计开始结构分析结构设计设计合理性分析进步优化设计结构设计方案设计是否合理是否图传统结构设计流程这种传统的设计方法般情况下能得到合理的设计结构，该设计方法是由经验化的设计转变为理性化的优化设计，是个方法转变的过程。世纪年代之前，结构优化设计方法主要是解析方法，如微分方程法变分法准则法等世纪年代之后，出现了有限元分析与数学规划法最优准则法以及二者相结合的结构优化算法等结构优化设计方法世纪年代，结构优化设计主要研究是在尺寸优化设计方面世纪年代，结构优化设计主要研究是在结构的形状优化设计方面世纪年代以后，结构优化设计主要开展了结构的拓扑优化以及结构与多学科优化的研究。所谓结构优化设计，是指在满足系统设计要求的前提下，通过对系统结构的设计参数进行优化，从而实现对系统结构的性能改进和优化系统化。

4、窗罩选用及安装方式玻璃窗罩设计试验验证耐压壳体结构优化设计及有限元分析耐压壳体试验及结果分析本章小结多个密封观察窗口耐压壳体设计研究耐压壳体结构优化设计耐压壳体结构有限元分析耐压壳体试验验证耐压壳体优化设计结果及分析本章小结总结与展望论文工作总结研究展望参考文献致谢万方数据三峡大学工程硕士学位论文绪论选题依据与意义伴随着人类对各种能源消费的增长，以及海洋能源丰富的储量，人类渐渐将目光投向海洋资源的开发与利用上，海洋作为人类高科技研究领域中尚待深度开发的宝地之，已经成为世界各国的重要战略目标，也是近年来国际竞争激烈的焦点。如何保护海洋科技的合法研究和海洋资源的合理利用，具有先进可靠的监视控制设备成为首要条件。潜器观察设备就是重要的监控和搜索工具之，可随安装基体潜伏于特定海水深度下，观察监控和。

5、面上，玻璃与压盖玻璃与圆柱体之间有密封橡胶垫。由于设备的重量限制以及模型强度和刚度需求，耐压壳体壁厚左右，为减小外部水流阻力，采用内部加加强筋，减少圆柱体因受海水外压而产生的壳体变形。玻璃窗罩的密封结构为上下胶皮并用螺钉压紧方式，结构示意图如图所示。保护玻璃窗罩的外形长宽之比约为。图耐压壳体结构示意图研究者们对于潜器耐压壳体结构的优化设计目的在于使壳体的设计不论是从设计要求和性能需求方面，还是从经济性角度考虑方面都能达到或接近理想状态。随着当今能源越来越紧张，竞争越来越激烈，进行耐压壳体结构优化设计，使耐压壳体在有限的资源条件下性能达到最优，使耐压壳体在满足结构设计要求的前提下耗费的成万方数据三峡大学工程硕士学位论文本最小已成为设计人员的设计原则。设计人员进行传统结构设计的设计流程如图所示。

6、根据几何关系表达式推出壳体应变与应变能与外力所做的功的关系，进而得到受压后圆柱壳体的总位能的值，根据最小位能原理，推导出圆柱壳体的稳定性方程。由李兹法可得圆柱壳体的稳定性方程，如下式所示当圆柱壳体受到均匀外部压力作用时，压力与可以表示为因此，式中的稳定性方程可以简化为其中，式中，计及带板的肋骨惯性矩壳板厚度肋骨间距圆柱壳半径舱室长度万方数据三峡大学工程硕士学位论文材料弹性模数材料泊松比壳失稳时纵向形成的半波数，对于潜艇而言壳失稳时圆周形成的整波数。均取正整数，的值由的最小值确定。环肋圆柱壳体的应力计算当环肋耐压圆柱壳体受均匀的外压力时，壳体产生的均匀压缩变形与壳体的中心轴呈对称关系。圆柱壳体因变形产生的径向挠度为，环筋跨距的终点。

7、伤。因此追求合理性的设计已必不可少。设计合理是壳体的强度和刚度达到多少造成强度冗余是达到什么程度为了解决上述问题，我们要不断加强对耐压壳体的结构优化设计。由于潜器耐压壳体是在复杂的外界海水压力条件下，为潜器观察设备中用于观测的精密仪器提供正常的运行环境。因此，若能预先了解耐压壳体和能承受外界海水压力增加透光性能的保护玻璃窗罩，选用普通玻璃。因在限定尺寸的耐压壳体内安装两种传感器，其内部空间狭小，故采用红外热成像探测器和激光测距仪并列放置，通过同反光镜，共用同块保护玻璃窗罩。为满足设备可通过红外热成像图像选定目标进行测距，保护玻璃窗罩材料选择了既能透红外光线又能透激光光线的硒化锌玻璃材料，该材料的抗弯强度为，密度为。是种特殊的化学惰性材料，该材料具有纯度高环境适应能力强的特点，并且该材料易于。

8、如下三种单元类型板壳单元。板壳单元模拟部分包括耐压壳体安装的玻璃镜片等板壳式结构。体单元。模拟部分包括耐压壳体顶部较厚的部分，以及这些部分之间的连接装置。质量点单元。模拟部分包括非结构质量。板壳单元绝大部分为矩形单元，边长比不超过。在过渡或者曲率变化较大的万方数据三峡大学工程硕士学位论文地方用了很少的三角形单元，体单元的大小与板壳单元大小相适应。在有限元分析中，本课题研究的耐压圆柱壳体的半径为。通过对耐压壳体的系列计算以及收敛性检验，以静水压力为标准，进行受力后壳体变形分析，确定网格大小为。耐压圆柱壳体的有限元模型如图所示，钛合金耐压圆柱壳体受外力作用图示如图所示。通过有限元分析计算，为中的固定增量步长，为中的固定增量弧长。图耐压壳体有限元模型图钛合金耐压壳体受外力作用图万方数据三峡大学工。

9、成型加工。材料在传输光时的损耗较小，透光性能良好，在实际应用中通常被用作为高功率激光元件的材料。由于材料的红外光折射率很均匀，并且透光的致性比较好，因此，也被广泛应用于红外成热像系统中的保护窗口或者光学元件医学设备和热辐射测量仪红外光谱仪等设备中。材料作为保护玻璃窗罩，应用于上述设备中的光路示意图如图所示。图光路示意图万方数据三峡大学工程硕士学位论文耐压壳体结构设计方式该潜器光电观察设备特定环境参数为耐水压最大值，即航行于水下最深。关键部件模型参数为直径，高度，材料为钛合金。因该光电观察设备有红外热成像探测器和激光测距仪两种观测传感器，为了保证潜器观察设备中电子机械系统能在海水中安全工作，在壳体平台上放置块平板玻璃，玻璃的材料为硒化锌，抗弯强度为，再用压盖材料为钛合金，将玻璃固定在圆柱体平。

10、进行第个载荷步中，般非线性的屈曲分析采用固定步长进行，载荷达到材料屈曲临界载荷的左右为止在第二个载荷步中，载荷达到临界载荷可采用弧长法。万方数据三峡大学工程硕士学位论文特征值屈曲分析施加初始缺陷，缺陷形式与特征模态屈曲形式致材料几何非线性分析采用般非线性屈曲分析，直至接近临界载荷采用弧长法使分析通过临界载荷根据计算结果获得位移载荷曲线，分析得出临界失稳压力值图有限元分析流程图在有限元分析过程中，进行圆柱壳体单元划分时，划分的方法要便于进行线性分析。进行有限元分析时，采用整体模型进行分析，能更真实地反映出潜水器耐压壳体的失稳过程。选用钛合金作为圆柱耐压壳体的材料，其物理参数如表所示。表钛合金壳体模型物理参数物理参数表示单位数值弹性模量泊松比ν屈服强度抗拉强度在圆柱壳体有限元计算模型中，采用了。

11、程硕士学位论文有限元模拟计算后可得钛合金耐压圆柱壳体的应力图，其应力分布情况如图所示计算得到钛合金耐压圆柱壳体的位移图，其位移变化情况如图所示，其中耐压圆柱壳体的最大位移量为。计算得到钛合金耐压圆柱壳体的安全系数，如图所示。图钛合金耐压壳体应力图解图钛合金耐压壳体位移图解万方数据分类号密级公开工程硕士学位论文潜器观察设备耐压壳体优化设计研究学位申请人付娜专业领域机械工程指导教师张屹副教授杜开荣研高二四年四月万方数据，万方数据三峡大学学位论文独立完成与诚信声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全。

12、置是在最大径向位移，其示意图如图所示。图壳体母向方向的弯曲情况环肋圆柱壳体的变形可以截取单位宽度的梁带进行研究，则其弯曲微分方程为圆柱壳上特殊点的应力计算公式可以由式最终得到。在对受均匀压力的加筋类圆柱壳进行应力计算时，需要对纵剖面上跨度中点处的最大膜应力肋骨应力壳体边界处横剖面上的内表面应力进行强度校核，应力计算公式如下式所示对于钛合金材料而言，其应力应变曲线图如图所示。万方数据三峡大学工程硕士学位论文图钛合金的应力应变曲线钛合金材料的应力双模量曲线如图所示。图钛合金的应力双模量曲线特征值屈曲模态缺陷在有限元计算时引入，对壳体的进行计算分析采用商业软件，基本的模型分析过程如图。为了保证有限元计算结果的准确性，分析计算过程分为两个载荷步。

参考资料：

[1]卡通风幼儿园户外活动的组织与实施通用PPT 编号18060（第31页，发表于2022-06-24）

[2]卡通风幼儿园户外活动的组织与实施通用PPT 编号18060（第31页，发表于2022-06-24）

[3]面对挫折永不言败主题班会动态PPT 编号18060（第16页，发表于2022-06-24）

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