国际海底区域资源丰富,而水下运载器是从事水下科学研究和资源开发的重要载体,随着开采进度的发展,深海大型水下运载平台应运而生。由于大型水下运载平台通常需要较大的潜深和较大的排水量,但是受壳体厚度和材料性能的制约,不可能无限制的增加耐压壳的几何尺度,所以国内外学者提出了多体耐压结构形式,这种结构形式用多个直径相对较小的耐压球壳组合而成,可在现有的材料、加工工艺、厚板焊接能力等条件下满足大型水下运载平台的需求。多体耐压结构解决了壳体厚度和材料性能的限制,但随之而来的是多体耐压结构的连接通道问题。连接通道处受力复杂,容易产生相对变形,因此需要位移补偿,即引出了连接通道的柔性连接问题。本文在波纹管的设计与应用基础上,提出用螺旋肋骨圆柱壳作为水下多体结构的柔性连接通道,开展柔性连接通道的结构强度和设计参数研究,具体工作主要如下:(1)柔性连接通道的结构设计与失效模式分析。分析多体耐压结构形状设计时需要考虑的主要因素,综合分析不同组合形式的多体耐压结构在容重比、内部空间利用率和加工工艺等方面的优缺点及其对多体耐压结构形状设计的影响。在分别考虑多体耐压结构强度条件和稳定性条件下,推导类似“哑铃”形状最简球-柱组合耐压结构的容重比计算公式,分别对螺旋肋骨圆柱壳和无加筋球壳在受均布外压载荷作用时进行应力分析讨论,初步研究螺旋肋骨圆柱壳的失效模式。(2)柔性连接通道刚度与强度的特性研究。利用Abaqus有限元程序对本文提出的螺旋肋骨圆柱壳连接通道与以往的均匀环肋圆柱壳连接通道进行比较分析。对螺旋肋骨圆柱壳任意位置在外压环境下应力强度和变形特征进行定量计算,并通过系列的计算分析其随结构参数(L/R,l,t)的变化规律;(3)对螺旋肋骨圆柱壳进行大量的有限元仿真计算,揭示螺旋肋骨圆柱壳失稳波形的特征规律,并提出了考虑几何非线性和材料非线性的螺旋肋骨圆柱壳的极限强度数值计算方法;(4)应用ANSYS有限元软件的结构参数优化技术,在保证螺旋肋骨圆柱壳结构强度的前提下,开展螺旋肋骨圆柱壳合理结构型式研究,根据基于强度标准的耐压结构优化设计参数,应用Abaqus有限元软件进行耐压结构强度与稳定性计算校核,对耐压圆柱壳不同肋骨加强方式进行对比分析。(5)以螺旋肋骨圆柱壳为连接通道,设计不同的球柱组合多体耐压结构方案,分析比较不同位置处连接通道的柔性连接水平和强度、稳定性的差异。