【摘 要】
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全通透观光潜水器是水下旅游观光的一大亮点,随着亚克力制造技术的提高,人们逐渐将目光聚焦于全通透观光潜水器。作为全通透观光潜水器的耐压壳体,其不仅要承受外部水压力的作用,还要有优良的光学特性。而亚克力玻璃由于其优良的性能,常被用来制作全通透观光潜水器耐压壳体。亚克力玻璃是典型的粘弹性材料,其蠕变行为会影响耐压壳体的稳定性。而屈曲失稳是耐压圆柱壳的常见的失效形式,一旦耐压圆柱壳发生屈曲失稳,可能会引发
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全通透观光潜水器是水下旅游观光的一大亮点,随着亚克力制造技术的提高,人们逐渐将目光聚焦于全通透观光潜水器。作为全通透观光潜水器的耐压壳体,其不仅要承受外部水压力的作用,还要有优良的光学特性。而亚克力玻璃由于其优良的性能,常被用来制作全通透观光潜水器耐压壳体。亚克力玻璃是典型的粘弹性材料,其蠕变行为会影响耐压壳体的稳定性。而屈曲失稳是耐压圆柱壳的常见的失效形式,一旦耐压圆柱壳发生屈曲失稳,可能会引发严重的工程事故,因此研究亚克力耐压圆柱壳的稳定性,以及亚克力玻璃材料蠕变性能对其稳定性的影响具有重要意义。本文主要采用试验与数值模拟相结合的方法,对亚克力玻璃材料的力学性能、亚克力耐压圆柱壳的外压稳定性以及亚克力玻璃材料的蠕变行为对耐压圆柱壳外压稳定性的影响开展研究。开展的主要工作如下:（1）应用万能电子试验机开展亚克力玻璃试样的恒定载荷蠕变拉伸试验,获得其短期蠕变行为。采用Burgers本构模型以及Findley本构模型来拟合蠕变拉伸试验所测得的数据,并对两种本构模型的拟合结果进行对比分析。得到Burgers模型其拟合精度高于Findley模型,且其模型形式简单、物理意义明确,更适合用来描述亚克力玻璃的蠕变行为的结论。（2）基于《ASME PVHO-1》规范设计亚克力耐压圆柱壳尺寸,并开展亚克力耐压圆柱壳极限承压试验和有限元屈曲分析。通过试验得到了亚克力耐压圆柱壳失稳时的屈曲模态及其极限承载能力;测得耐压圆柱壳表面的应力水平大小。应用ABAQUS有限元仿真软件对亚克力耐压圆柱壳进行屈曲分析,运用试验数据验证了有限元仿真方法对亚克力耐压圆柱壳稳定性分析的准确性。（3）开展亚克力耐压圆柱壳的稳定性研究,依据《ASME PVHO-1》规范确定了基于非线性有限元屈曲分析方法的稳定性修正系数,研究了耐压圆柱壳几何尺寸对其稳定性的影响;探讨了亚克力耐压圆柱壳对初始缺陷幅值的敏感性。（4）开展亚克力玻璃耐压圆柱壳的蠕变屈曲分析,借助有限元软件ABAQUS的子程序UMAT编写亚克力玻璃材料的蠕变本构方程,并根据其蠕变本构方程进行亚克力耐压圆柱壳的蠕变屈曲分析,分析亚克力玻璃的蠕变行为对耐压圆柱壳长期稳定承载能力的影响。
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