开口结构参数对观察窗力学行为的影响研究

摘要

海洋覆盖71％的地球表面，并含有丰富的生物资源和矿产资源。研究与开发深海资源，对保卫我国海洋领土完整，更好地利用海洋资源，提高我国利用海洋资源的能力，保证我国的国际影响力和国民经济健康稳步发展具有重大意义。
　　开发海洋资源需要研发更加先进的深海探测设备，具有更长探测时间、更大的探测深度、更加完善的探测功能。因此，研发新型深海载人潜水器的过程中应用许多先进技术、先进工艺和先进材料。需要强调的是，深潜器成功完成任务的前提是整个装备具有绝对的安全可靠性。其中，深潜器的结构强度和密封性受到开口结构的严重影响。开口结构分为供驾驶员出入的水密门结构和观测用观察窗结构。深潜器观察窗和窗座的材料分别是有机玻璃和钛合金。文章探讨在海水压力作用下，观察窗与窗座应力、位移等的变化情况，以及观察窗应力集中的变化，保证观察窗结构在工作过程中安全可靠。
　　本文以大深度载人潜水器开口结构之一的观察窗为研究对象，基于弹塑性的理论和分析计算方法，研究施加静态载荷观察窗的变形情况及其特点。利用有限元软件，对观察窗接触面进行模拟分析，探讨接触面的承载情况。同时引入了一种新型的观察窗接触面，分段研究接触面的承载情况。基于观察窗结构设计规范，在合理的范围内改变观察窗的结构参数，探讨参数变化对观察窗的影响。引入并修正了计算观察窗应力的理论计算方法，再与有限元分析结果和试验结果对比，总结出观察窗力学特性的变化规律，以及大直径观察窗存在的缺点。最后对观察窗施加动态载荷，模拟载人潜水器的下潜过程，分析在动载荷下观察窗力学性能的变化情况，探讨下潜速度过快对观察窗的不利影响。
　　本文分析观察窗所使用的方法和所得到的结论对以后深潜器耐压球壳开口结构理论计算和设计具有一定的参考意义。

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第一章 绪论

1.1课题的背景及意义

1.2载人深潜器开口结构的研究现状

1.3课题研究的主要内容

第二章 观察窗结构接触面应力分析

2.1观察窗的设计概况

2.2观察窗结构受力分析

2.3观察窗结构的接触非线性分析

2.4深潜器观察窗有限元仿真

2.5新型窗结构接触面的力学特性分析

2.6本章小结

第三章 不同结构参数观察窗分析计算

3.1观察窗简介

3.2不同摩擦系数观察窗的力学特性变化

3.3不同直径观察窗结构的有限元分析

3.4不同直径观察窗的力学特性理论计算

3.5观察窗试验分析

3.6本章小结

第四章 初探动态载荷下观察窗有限元分析

4.1动态载荷分析

4.2施加动态载荷

4.3有限元模拟分析结果

4.4本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1主要研究内容与结论

5.2本文的创新点

5.3展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文

作 者 简 介