图1-5中国“蛟龙”号

1.4耐压壳体结构设计的国内外研究现状

1.4.1国内外研究的理论成果

1.4.2国内外数值模拟研究现状

1.5本文主要研究内容

本文主要开展了载人潜水器耐压壳体的结构设计与校核强度稳定性。本文设计出一个符合标准的耐压壳体，它对于整个潜水器的安全性、密封性、稳定性有着非常关键的作用，这是设计载人潜水器的首步也是最重要的关键步骤。本文主要设计了耐压壳体的多种开孔，通过ANSYSworkbench中的静强度分析模块和非线性屈曲模块计算设计出的耐压壳体，然后将CAE数值模拟得出的极限强度与应力和CCS潜器设计规范进行比对校核。

第一章 介绍了本项目的背景与意义，阐述了各个国家在载人潜水器的设计制造的发展史，详细的叙述了国内外关于耐压壳体的研究理论成果和数值建模。

第二章 在大深度载人潜水器已有的理论基础上，按照CCS的潜水器设计标准，创新地设计出耐压壳体的结构，选取合适的耐压壳体材料，确定合理的结构形式，根据安全标准制定安全系数，最终综合各方面要素确定耐压壳体的尺寸，并且对耐压壳体的重量排水量之比进行计算。

第三章 介绍了多种开孔设计方式，并对每种开孔设计方式进行强度校核。分别对出入舱口、艏部艉部、观察窗开孔结构进行了详细设计

第四章运用ANSYSworkbench有限元软件对设计的耐压壳体强度与其稳定性进行计算分析，本文将对耐压壳体的强度和稳定性分析分为有无开孔这两种情况进行计算，并与CCS规范进行比对校核确保设计的结构符合要求。

本文的主要设计内容主要有以下几个部分：

（1）设计研究了耐压壳体的结构，选取合适的耐压壳体材料，确定合理的结构形式，根据安全标准制定安全系数，综合各方面要素确定耐压壳体的尺寸。

（2）提出了多种开孔加强的方式，对耐压壳体上各种开孔进行了单独的设计。

（3）运用ANSYSworkbench计算了耐压壳体强度和稳定性，更加科学、直观形象的表现耐压壳体的受压情况。

第二章 载人潜水器耐压壳体结构设计

2.1耐压壳体结构设计原则

耐压壳体对于载人潜水器来说是最重要的模块。它为载人潜水器提供足够的浮力，承受深海中巨大的水压力。耐压壳体的自重大约占据了整个潜水器总重的70%以上，因此设计合理的耐压壳体结构可以直接对其所受有效载荷产生重要的影响。若是耐压壳体的重量与排水量的比值为一定值，在体积不变时，越小的自重可以得到更多的有效浮力。当然耐压壳体的强度也是关键要素，在深海中只有足够坚固的壳体，才能够确保在大洋深处工作的研究人员及专家足够安全。

设计耐压壳体是一个十分复杂的系统性工程。在每一步的壳体设计中，需要顾及多方面的因素，并且每一个耐压壳体的结构因素都是至关重要的。若是忽略了其中一点，就有可能造成结构破坏，出现耐压壳体结构的强度失效，在深海之中就会是一场灾难。因此，在确定壳体的外形、材料、大小等因素时，不仅需要确保壳体强度稳定性达标，而且尽量减小其重量排水比，这样可以使壳体的储备浮力得到优化。综上，在设计耐压壳体的过程中重点考虑如下方面：

（1）按照CCS规范进行计算与校核；

（2）确保整个壳体达到强度稳定性标准；

（3）选取材料时，综合考虑其强度、重量、经济性；