潜艇球形壳体结构性能研究

摘要

潜艇作为海军作战的两大主力战舰之一,其下潜深度的提高一直是人们追求的目标。在大潜深技术要求下,开展潜艇球形壳体结构性能的研究具有十分重要的理论意义和实际工程价值。本文主要对球形壳体在潜艇耐压船体中组合结构及大尺度的特点,采用有限元法进行其边界条件及初始几何缺陷敏感度的分析。主要的研究工作如下:
　　 (1)阐述了结构稳定性的理论原理,对球形壳体结构在小变形和大挠度非线性下的屈曲理论进行了分析。
　　 (2)介绍了组合壳结构分析的现状,结合模型试验验证了有限元法分析组合壳结构的可靠性,依据GJB2001《潜艇结构设计计算方法》设计了带球形壳体封头的环肋圆柱壳组合耐压壳体。
　　 (3)分析设计中的组合壳体结构,采用有限元法得到在与环肋圆柱壳具有等效刚度时潜艇球形壳体结构的厚度,分析了结构的设计特点及在计算时应采用的边界形式,给出了边界修正系数。
　　 (4)采用非线性有限元法分析初始几何缺陷对潜艇球形壳体结构承载能力的影响。针对初始几何缺陷的幅度、幅值、缺陷位置等因素进行分析,得到了潜艇球形壳体结构大尺度条件下,局部初始几何缺陷对临界载荷的影响规律以及缺陷的临界弧长(尺度效应)和边界对缺陷的影响规律(边界效应)。