【摘 要】
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当今世界自然资源紧张,海洋资源尚未得到全面开发,潜水器是探测海洋资源的核心装备。耐压壳是潜水器的主要组成部分,耐压壳的承载能力直接决定潜水器系统的承载能力和安全性,由于制造耐压壳的材料不可避免地存在缺陷,耐压壳在海洋中交变载荷的作用下容易发生疲劳破坏,为了保障潜水器结构安全,研究其耐压壳结构含裂纹时的承载能力尤为重要。本文基于线弹性断裂力学理论,采用数值仿真的方法,针对钛合金潜器耐压结构局部模型,
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当今世界自然资源紧张,海洋资源尚未得到全面开发,潜水器是探测海洋资源的核心装备。耐压壳是潜水器的主要组成部分,耐压壳的承载能力直接决定潜水器系统的承载能力和安全性,由于制造耐压壳的材料不可避免地存在缺陷,耐压壳在海洋中交变载荷的作用下容易发生疲劳破坏,为了保障潜水器结构安全,研究其耐压壳结构含裂纹时的承载能力尤为重要。本文基于线弹性断裂力学理论,采用数值仿真的方法,针对钛合金潜器耐压结构局部模型,开展了含裂纹潜器疲劳寿命计算和承载能力研究,对潜器中存在的裂纹进行了分析和简化,采用WORKBENCH软件利用位移外推法计算I型裂纹应力强度因子,为确保应力强度因子计算精度和提高计算效率,在应力强度因子计算中引入了子模型技术,搭建了WORKBENCH的子模型应力强度因子分析模块,讨论了子模型边界划分的有效性,最后基于Paris裂纹扩展模型计算了不同裂纹深度和不同形状比下的潜器疲劳寿命,基于断裂K准则计算了不同裂纹深度和不同形状比下潜器的极限承载力,分析了裂纹深度和形状比对潜器疲劳寿命和极限承载力的影响。本文结合线弹性断裂力学理论和WORKBENCH子模型分析技术,提高了应力强度因子计算精度和计算效率,完成了含裂纹潜器的疲劳寿命预测和极限承载力计算,研究结果对潜器疲劳设计具有参考意义。
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