The invention discloses a high strength steel submersible pressure hull ultimate bearing capacity estimation method: step one: set the shell parameters of spherical shell in which diameter is R and thickness t value, different yield strength y; step two: Study on the yield strength of the material on the bearing capacity of the spherical shell influence; the effect of yield strength on the bearing capacity of the spherical shell limit is defined as the plastic KP attenuation factor and solution; step three: to obtain perfect nonlinear shell buckling load of Pnon:pnon = kppm T; step four: Study on the influence of initial geometric imperfections of the shell buckling load, influence of initial geometric imperfections on the bearing capacity of the spherical shell the limit is defined as the geometric attenuation factor kimp and solving the defects; step five: estimating formula of ultimate bearing capacity of induction shell Preal: PREAL = kpkimppm T; step six: according to the relevant parameters of the actual value of the shell, check Find the corresponding data and substitute the relevant formula, and finally calculate the required ultimate bearing capacity of the spherical shell Preal.
【技术实现步骤摘要】
一种高强度钢潜水器耐压球壳极限承载力估算方法
本专利技术涉及一种高强度钢潜水器耐压球壳极限承载力估算方法。
技术介绍
耐压壳作为潜水器的重要组成部分和浮力单元,起着保障下潜过程中内部设备正常工作和人员健康安全的作用,其重量占潜水器总重的1/4-1/2。现有耐压壳多为球形结构,其极限承载力的准确预测,对潜水器的安全性和经济性等性能具有重要影响。潜水系统和潜水器入级与建造规范(CCS2013)提供了相关的球壳极限承载力的预测方法。其一,数值计算预测法,通过有限元软件的模拟计算,引入一阶模态缺陷及弹塑性材料属性可预测球壳的极限载荷和屈曲行为。其二,该规范16章提供了钛合金耐压球壳极限承载力的预测计算公式:其中:rin为球壳内径,rm为球壳中径,t为球壳厚度,σy为材料抗拉强度,δ为缺陷幅值,a,b,c,d,j,f,g,h为常系数;在耐压结构的初步设计阶段,用于预测钛合金球壳的极限承载力。且在球壳非线性数值计算中,基于两种缺陷模拟分析方法被CCS2013认定;一种是基于物理几何初始缺陷分析方法;物理几何初始缺陷分析方法是建模过程考虑实际的缺陷形式如局部凹坑缺陷,表示为结构的初始几何缺陷,然后直接进行非线性有限元分析。另一种是基于屈曲模态的几何初始缺陷分析方法。基于屈曲模态的几何初始缺陷方法,是将无缺陷结构通过屈曲分析得出的屈曲模态,转换为初始几何缺陷,然后进行非线性有限元分析。有限元数值计算经过多年的研究及总结,可以较准确预测球壳承载力,但软件计算时需设置各样模型参数且参数偏差对结果影响较大;并且缺乏系统的壳体失稳机理的研究与认定。同时,船级社提供的计算公式仅可以 ...
【技术保护点】
一种高强度钢潜水器耐压球壳极限承载力估算方法:步骤一:设定球壳相关参数,其中球壳的中径r设定为1000mm,厚度值t范围从25mm到80mm,以5mm进行递增,选取共12种厚度;屈服强度σy取1600MPa、1700MPa、1800MPa、1900MPa、2000MPa、2100MPa、2200MPa、2300MPa共8种屈服强度;步骤二:研究材料屈服强度对球壳承载力的影响;将屈服强度对球壳极限承载力的影响定义为塑性衰减因子,求解塑性衰减因子kp:a.计算12种厚度的完美球壳的线性屈曲载荷Pm‑t,计算公式为:
【技术特征摘要】
1.一种高强度钢潜水器耐压球壳极限承载力估算方法:步骤一:设定球壳相关参数,其中球壳的中径r设定为1000mm,厚度值t范围从25mm到80mm,以5mm进行递增,选取共12种厚度;屈服强度σy取1600MPa、1700MPa、1800MPa、1900MPa、2000MPa、2100MPa、2200MPa、2300MPa共8种屈服强度;步骤二:研究材料屈服强度对球壳承载力的影响;将屈服强度对球壳极限承载力的影响定义为塑性衰减因子,求解塑性衰减因子kp:a.计算12种厚度的完美球壳的线性屈曲载荷Pm-t,计算公式为:其中材料的弹性模量E为200GPa,泊松比μ为0.3;b.设定材料模型为理想弹塑性模型,网格单元类型为完全积分的壳单元;球壳模型的边界条件依据CCS2013进行设置;对12种不同厚径比、8种不同屈服强度σy下共72个模型分别通过有限元软件,采用非线性弧长法开展分析得出相应的屈曲载荷值;c.将屈服强度对球壳极限承载力的影响定义为塑性衰减因子kp,计算上述96个模型的塑性衰减因子kp值,塑性衰减因子kp值为上步得出的屈曲载荷值与相应厚度的完美几何中厚壳的计算公式解Pm-t的比值;d.根据上述96个模型的塑性衰减因子kp值,绘制不同屈服强度σy下塑性衰减因子kp与厚径t/r的关系曲线图;e.通过对上一步骤所得关系曲线图进行非线性和线性回归分析,拟合出同一屈服强度σy的单条曲线上的塑性衰减因子kp的公式进一步拟合出整体屈服强度下系数k0的公式:k0=8.92×10-6σy;步骤三:完美球壳非线性临界屈曲载荷Pnon通过塑性衰减因子kp与中厚壳的计算公式解Pm-t的乘积获得:pnon=kppm-t。步骤四:研究几何初始缺陷对球壳屈曲载荷的影响规律,将几何初始缺陷对球壳极限承载力的影响定义为几何缺陷衰减因子kimp,求解几何缺陷衰减因子kimp:a.引入一阶模态缺陷作为初始缺陷,其初始缺陷幅值与球壳中径的比值δ/r取5种,分别为0.002、0.004、0.006、0.008和0.01;通过有限元分析软件计算出8种不同屈服强度σy、12种不同厚径比、5种不同初始缺陷幅值与球壳中径的比值δ/r下共480种屈曲载荷...
【专利技术属性】
技术研发人员:张建,张猛,王芳,唐文献,崔维成,张跃文,朱俊臣,潘彬彬,
申请(专利权)人:江苏科技大学,上海海洋大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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