21世纪是海洋世纪,海洋中资源丰富但现今开发利用程度不高,海洋资源的开发将为可持续发展道路提供物质前提及基本条件,将为解决资源短缺提供巨大的物质支撑,所以深海探测技术对我国经济的发展和综合国力的提升起到至关重要的作用。载人潜水器是勘探海洋的重要工具,它能够将人员带到海底深处直观地对海底世界进行考察,其核心技术是耐压壳体的设计和建造。耐压壳的极限承载力决定了深潜器下潜的深度,因此研究耐压壳的极限承载力极为重要。本文基于新型钛合金材料进行全海深耐压壳体设计,以完整耐压壳、开孔耐压壳和含裂纹耐压壳为研究对象,分别计算三种耐压壳的极限承载力。本文的主要研究内容包括:(1)由室温拉伸试验得到新型钛合金材料的力学性能,以国内外已有耐压壳形式为依据,结合CCS耐压壳的板壳应力公式,设计一种适用于全海深的耐压壳体。(2)基于非线性有限元方法,以“深海6500”试验模型为研究对象,计算其极限承载力并与试验结果作对比,验证方法的可靠性。将该方法应用于设计壳体的计算,并将计算结果与理论结果进行对比。(3)基于新型钛合金材料对含单开孔耐压球壳的极限承载力进行数值分析,分别采用传统围壁加强和斜面过渡加强两种开孔加强方式,分析围壁厚度和高度变化对极限承载力的影响。参考单开孔加强结论对耐压壳进行多开孔设计,并计算其极限承载力。(4)探究裂纹对耐压壳极限承载力的影响,在多开孔耐压球壳上导入单个裂纹,分析极限承载力随裂纹长度、深度及位置改变的变化规律。建立多裂纹模型,计算多个裂纹影响下球壳的极限承载力。