基于ABAQUS的载人潜水器观察窗结构蠕变行为分析

摘要

[目的]观察窗作为载人潜水器(HOV)人员和结构安全的核心部件,准确计算其长周期载荷作用下的结构蠕变性能极其重要。[方法]首先,基于观察窗树脂玻璃材料(丙烯酸塑料材料)拉伸试件蠕变测试数据结果,通过多参数比较优化方法确定时效硬化蠕变模型的基本参数;然后,通过ABAQUS进行观察窗结构建模,耦合时效硬化模型和结构接触,以进行结构蠕变性能分析;最后,基于有限元模型开展观察窗结构多参数和不同加载速度下结构蠕变行为研究。[结果]计算结果表明,无论是计算验证模型还是实物观察窗结构,数值计算与实验测试结果均具有很好的一致性,揭示了高压载荷下观察窗结构蠕变模型的可靠性,且基于时效硬化蠕变模型的数值计算结果更符合观察窗结构真实的力学行为和实际工程应用;参数化优化下锥角为70°的观察窗的结构更加合理、优化,结构的应力水平和蠕变性能更优;高压作用下观察窗高压面中心附近出现的"凹坑"以及窗体内部的"剥离"等现象正是结构蠕变响应的结果。[结论]基于ABAQUS蠕变模型分析观察窗结构的蠕变行为研究准确、可靠,可为载人潜水器的设计优化和寿命分析提供理论参考。