水下滑翔机是一种新兴的自主水下机器人,它具有维护简单及其制造成本低、并可重复大量地投放等特点,为了满足人们对深海海域进行长时间大范围观测的需求。7000米级深海滑翔机是在中国科学院先导专项支持下,面向深海水体观测需求展开研制工作。深海环境强大的水压对水下滑翔机的耐压壳体提出了严酷的考验。选用树脂基纤维增强复合材料作为7000米深海滑翔机耐压舱体的材料具有很多轻质合金所不具备的优势,如:比强度高、比刚度高、腐蚀性能优异,导热率低以及抗疲劳能力强等等[1]。然而,对于深海耐压舱体采用纤维复合材料进行设计远不及使用金属材料成熟,由于纤维复合材料与金属材料的生产工艺及力学性能的巨大差异,复合材料耐压舱需要不同的设计方法。本文主要研究内容如下:1.耐压舱整体结构形式确定确定了 7000米级深海滑翔耐压舱以碳纤维复合材料为圆柱壳体部分两端密封端盖为钛合金球壳的整体结构形式。2.碳纤维圆柱壳力学分析由于各向异性材料的复杂性很难得到精确的解析解,通过对模型进行简化计算了碳纤圆柱壳各层的轴向应力和环向应力,并采用最大强度理论和蔡—吴强度准则进行了校核。3.耐压舱体有限元分析运用有限元方法对碳纤维复合材料圆柱壳及钛合金球壳进行了静力分析。并对圆柱壳进行了特征值屈曲和非线性屈曲分析。采用运用参数化的设计方法对钛合金球壳进行了设计解决了碳纤维筒体与金属衔接处的应力集中问题。同时对耐压舱在下潜过程中的压缩变形进行了定量分析4.碳纤维耐压筒水压实验与压缩变形量实验设计对碳纤维耐压筒进行了 80MPa水压实验,并设计了压缩变形量的测量实验。