大深度潜水器耐压结构强度计算方法

　　本书介绍了潜水器耐压结构在大深度载荷下和中厚壳范围内及采用不同高强度材料（包括钢材和钛、铝合金）的强度计算方法。全书内容共分10章，重点论述了球壳、圆柱壳、圆锥壳、锥柱结合壳及开孔加强等结构的静强度、稳定性（屈曲）和外压极限强度计算的理论方法及相应的强度校验等内容；同时还介绍了载荷安全系数的确定和可靠性分析、潜水器内压容器的设计计算、高强度材料的应用、壳体加工初始缺陷分析等。本书的主要内容是作者多年来在中国船舶科学研究中心所获得研究成果的总结，部分内容也反映了国内外其他研究单位的成果。本书可供相关专业技术人员使用，也可作为高等院校相关专业教师和研究生的参考书。

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●章概述
1.1潜水器耐压结构形式及基本特点
1.1.1潜水器耐压壳体外形
1.1.2潜水器耐压结构形式
1.1.3大深度潜水器耐压结构的基本特点
1.2海洋环境对结构的影响及作用在耐压结构上的载荷
1.2.1海洋环境主要物理特性及对结构的影响
1.2.2作用在耐压结构上的载荷及其特征
1.3强度计算方法的一般要求及说明
1.3.1强度计算方法适用范围及其说明
1.3.2载荷安全系数的定义与取值
1.3.3结构设计外载和计算压力的确定
1.3.4强度控制要求
1.3.5对材料性能和加工制造检验要求
1.3.6耐压试验及试验压力的确定
参考文献
第二章大深度潜水器耐压壳体材料
2.1高强度耐压壳体材料及一般要求
2.1.1大深度潜水器耐压壳体的主要用材分析
2.1.2耐压壳体材料的一般要求
2.2高强度材料的物理非线性修正Cs曲线
2.2.1高强度材料拉伸试验曲线的三参数方程
2.2.2基于三参数方程和模量理论的Cs曲线
2.2.3弹塑性理论计算的Cs曲线
2.2.4Cs曲线拟合公式数值比较及应用说明
2.3高强度材料的安全系数
2.3.1材料屈服强度安全系数的取值及影响因素
2.3.2材料抗拉强度安全系数的取值及分析
2.4钛合金材料的蠕变特性分析
2.4.1蠕变压缩试验曲线
2.4.2初始蠕变阶段的蠕变本构关系
2.4.3稳态蠕变阶段的蠕变本构关系
参考文献
第三章载荷安全系数的确定与可靠性计算分析
3.1结构安全性和安全系数确定方法
3.1.1结构安全性设计的基本要求
3.1.2结构安全性的可靠性保障
3.1.3安全系数确定的基本方法
3.1.4基于随机因素分析的安全系数确定方法及数学表达
3.2载荷安全系数诸因素分析及数理统计确定
3.2.1安全系数主要因素分析及随机数值特征
3.2.2安全系数的数理统计确定
3.3可靠性安全系数及概率特性计算分析
3.3.1安全系数的可靠性分析
3.3.2可靠性安全系数的概率特性计算分析
3.4安全系数的可靠性计算
3.4.1按应力强度进行可靠性安全系数计算
3.4.2按实际临界压力进行可靠性安全系数计算
参考文献
第四章大深度球壳结构
4.1厚球壳的基本方程和强度计算简化公式的建立
4.1.1球坐标下的基本方程和应力计算公式
4.1.2厚球壳强度计算的适用性分析及简化公式的建立
4.2大深度球壳承载的屈曲计算
4.2.1球壳弹性失稳理论公式和应用
4.2.2大深度耐压球壳屈曲公式的建立
4.3球壳承载极限强度分析和有限元拟合公式比较
4.3.1球壳承载极限强度理论分析及应用
4.3.2球壳承载极限强度计算有限元拟合方程
4.3.3球壳承载能力理论计算公式的比较
4.4大深度耐压球壳的中面应力关系与强度设计计算
4.4.1大深度载荷下的中面应力关系
4.4.2大深度潜水器耐压球壳的强度设计计算
4.5整球壳模型超高外压下极限强度失效模式检测分析
4.5.1应力应变测试及应变片压力效应的消除
4.5.2.极限强度压力下球壳变形测试结果分析
4.5.3极限强度失效模式分析
参考文献
第五章圆柱壳强度及初挠度影响分析
5.1环肋圆柱壳的强度计算
5.1.1圆柱壳弯曲微分方程及其解
5.1.2位移和应力及中面力的计算
5.1.3钛合金和铝合金材料应力近似计算的适用性分析
5.2考虑内、外肋骨的环肋柱壳强度计算及其简化方法
5.2.1考虑内、外肋骨配置准确解计算的力学模型
5.2.2内、外肋骨和壳板应力计算
5.2.3准确解与现行规范计算方法比较
5.2.4内、外肋骨应力计算简化公式及翼板应力比较
5.3圆柱壳与舱壁（封头）连接边缘强度计算
5.3.1圆柱壳与球形封头（端部舱壁）连接部位应力分析及设计说明
5.3.2圆柱壳与刚性平封头连接处壳体应力分析及改进措施
5.3.3圆柱壳与平面舱壁或框架强肋骨连接处的应力分析及壳板强度计算
参考文献
第六章圆柱壳承载能力及优化计算
6.1环肋圆柱壳稳定性理论方程
6.2单跨圆柱壳承载能力计算方法
6.2.1短、中、长壳体理论临界压力计算简化公式
6.2.2圆柱壳体实际临界压力计算及几何非线性修正分析
6.2.3大深度环助（单跨）圆柱壳极限强度承载能力近似计算
6.2.4单跨圆柱壳计算方法的比较及长壳模型试验初步验证
6.3考虑内、外肋骨配置的总体稳定性计算方法
6.3.1考虑内、外肋骨加强的稳定性计算方程和简化公式
6.3.2总体稳定性实际临界压力计算校验和模型试验比较
6.4提高总体稳定性的方法和环肋柱壳优化计算
6.4.1提高总体稳定性（承载能力）的方法
参考文献
第七章圆锥壳和锥柱结合壳结构
7.1圆锥壳和锥柱结合壳的应力计算
7.1.1环肋圆锥壳的应力计算校验
7.1.2中厚锥柱结合壳的应力计算校验
7.2圆锥壳稳定性计算
7.2.1考虑内、外肋骨影响的舱段总体稳定性公式
7.2.2单跨圆锥壳体局部稳定性计算公式
7.3锥柱结合壳塑性极限压力分析及其简化公式
7.3.1凸锥柱结合壳极限压力计算简化公式
7.3.2凹锥柱结合壳极限压力计算简化公式
7.4带锥柱结合壳舱段总体稳定性的近似计算方法
7.4.1带凸锥柱结合壳舱段稳定性的近似计算方法
7.4.2凹锥柱结合壳舱段总体稳定性直母线壳体的近似计算方法
7.4.3凹锥柱结合壳舱段总体稳定性孤立肋骨锥环简化计算方法
参考文献
第八章耐压结构开口加强
8.1圆柱壳开孔加强应力集中系数计算方法
8.1.1圆柱壳正交开孔微分方程及其近似解
8.1.2圆柱壳开孔围壁加强应力集中系数计算方法
8.1.3围壁和嵌入厚板组合加强的应力集中系数的近似计算方法
8.1.4圆柱壳大开孔应力集中系数计算及强度分析
8.2球壳开孔加强应力集中系数的近似计算及方法完善
8.2.1球壳开孔围壁加强应力集中系数计算方法
8.2.2围壁和嵌入厚板组合加强应力集中系数计算方法的完善
8.2.3球壳开孔加强区域的应力计算
8.3圆柱壳和球壳开孔加强承载能力近似计算方法
8.3.1圆柱壳开孔区承载能力的近似计算方法
8.3.2球壳开孔区围承载能力近似计算公式的建立
8.4球壳开孔锥台形加强应力集中系数和承载能力近似计算及有限元分析
8.4.1球壳开孔锥台形加强围壁截面的等面积几何变换
8.4.2载人球壳开孔区应力集中系数和承载能力近似计算及试验应力检测分析
8.4.3锥台形加强球壳开孔强度和承载能力的有限元分析
参考文献
第九章铝合金材料的耐压结构
9.1钢制和铝制压力容器规范中外压容器计算方法比较分析
9.1.1两规范都采用相同的外压容器内力计算曲线图
9.1.2针对不同材料非线性修正的外压力计算曲线图
9.1.3相同屈服强度条件下铝制和钢制压力计算值的比较
9.2压力容器与潜水器结构强度计算方法对比分析
9.2.1圆柱壳失稳理论临界压力计算公式比较
9.2.2正圆形圆柱壳实际临界压力计算比较
9.3潜水器耐压结构采用铝合金材料的强度计算方法
9.3.1铝质结构稳定性计算非线性修正系数的确定
9.3.2潜水器铝质结构稳定性计算方法
9.3.3材料强度安全系数的匹配分析
9.4铝质圆柱壳结构的设计计算和试验验证
9.4.1铝质圆柱壳的设计计算
9.4.2铝制模型的试验验证
9.4.3铝合金长圆柱壳的环肋加强
参考文献
第十章潜水器内压容器强度设计计算
10.1压力容器的设计准则和失效模式分析
10.1.1压力容器失效的不同阶段设计观点
10.1.2各失效准则分析及其基本理论公式
10.1.3强度失效模式及应力分类控制
10.2潜水器内压容器载荷系数的确定
10.2.1潜水器海上吊放环境中内压容器的载荷系数
10.2.2盛装压缩气体的内压容器的载荷系数
10.3潜水器内压容器强度设计计算公式及设计要求
10.3.1球、柱壳结构强度计算公式
10.3.2各类封头计算公式分析及开口补强
10.3.3潜水器内压容器强度设计计算要求
参考文献
附录（A、B、C）