载人潜水器耐压壳体结构疲劳可靠性分析

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2019.02.006

山东科学 ›› 2019, Vol. 32 ›› Issue (2): 34-41.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.2019.02.006

载人潜水器耐压壳体结构疲劳可靠性分析

李金华¹，白德乾²，刘铁生^1,3

1. 齐鲁工业大学（山东省科学院），山东省科学院海洋仪器仪表研究所，山东省海洋监测仪器装备技术重点实验室，国家海洋监测设备工程技术研究中心，山东青岛 266061；2. 哈尔滨工程大学船舶工程学院，黑龙江哈尔滨 150001；3. 青岛中乌特种船舶研究设计院有限公司，山东青岛 266061

收稿日期:2018-08-27 出版日期:2019-04-20 发布日期:2019-04-02
作者简介:李金华（1988—），男，助理工程师，研究方向为船舶与海洋工程装备结构性能。E-mail：l_jinhua@126.com
基金资助:
山东省科技重大专项（产业转型升级）（2015ZDZX08001）

Fatigue reliability analysis of pressure shell structure for manned submersible

LI Jin-hua¹, BAI De-qian², LIU Tie-sheng^1,3

1.Shandong Provincial Key Laboratory of Marine Monitoring Instrument Equipment Technology, National Engineering And Technological Research Center of Marine Monitoring Equipment, Institute of Marine Instruments and Instruments, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Qingdao 266061,China; 2.College of Shipbuilding Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China；3. Qingdao China-Ukraine Special Ship Research and Design Academic Co., Ltd., Qingdao 266061, China

Received:2018-08-27 Online:2019-04-20 Published:2019-04-02

摘要/Abstract

摘要： 为保障深海环境下载人潜水器正常工作和潜水员生命安全，以4500 m级载人潜水器的耐压壳体为研究对象，基于结构可靠性理论和有限元分析方法进行疲劳分析，基于应力干涉模型对疲劳可靠性进行计算。计算结果显示，壳体在使用周期4000次内是安全的，考虑壳体开口处应力集中的影响，其疲劳可靠度指标由4.555 2降低至2.034 5，在载人潜水器耐压壳体结构设计时，应采取必要的加强措施减小开口位置的应力集中。该研究为载人潜水器耐压壳体的结构设计和疲劳寿命估算提供了理论依据。

关键词: 载人潜水器, 耐压壳体, 结构强度, 疲劳可靠性

Abstract: In order to ensure the normal operation of manned submersible and the divers′ life safety in deep sea environment, the pressureshell of the 4500 m manned submersible was taken as the research object, and the fatigue analysis was carried out based on structural reliability theory and finite element analysis method, the fatigue reliability was calculated based on stressinterference model. The calculation results show that the shell is safe within 4000 service cycles. Considering the influence of stress concentration at the opening of the shell, the fatigue reliability index was reduced from 4.555 2 to 2.034 5, so necessary reinforcement measures should be taken to reduce the stress concentration at the opening position when designing the structure of the pressure submersible shell. This study provides a theoretical reference for structural design and fatigue life estimation of manned submersible pressure shells.

Key words: manned submersible, pressure shell, structural strength, fatigue reliability

中图分类号:

TB383

李金华, 白德乾, 刘铁生. 载人潜水器耐压壳体结构疲劳可靠性分析[J]. 山东科学, 2019, 32(2): 34-41.

LI Jin-hua, BAI De-qian, LIU Tie-sheng. Fatigue reliability analysis of pressure shell structure for manned submersible[J]. Shandong Science, 2019, 32(2): 34-41.

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