基于有限元的水下多平台应用电子舱结构设计分析

发布时间：2024-02-03 21:22

　　随着海洋建设的高速发展,水下固定式、潜浮式与移动平台等多场合对电子舱应用兼容性的需求越发迫切,这对电子舱的结构强度、密封、耐腐蚀、轻量化以及散热提出了综合性的要求。文中在多因素约束的条件下介绍了电子舱的详细结构设计过程,舱体采用刚度较好的圆筒,端盖嵌套双层O型密封圈,这样的组成方式达到了水密性要求。基于有限元仿真分析方法对3种常用抗腐材质的圆筒的壁厚参数和散热效果进行仿真计算,通过综合对比最终选用壁厚为19.5 mm的铝合金作为结构材料,在水深2 000 m环境下结构强度安全裕度系数达1.5,并具有较好的轻量化和散热性能,可兼容多平台应用。

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【部分图文】：

图1电子舱结构

电子舱的整体结构如图1(a)所示,密封搭接结构如图1(b)所示。2材料选择

图2单层厚壁圆筒受力简图

式中:σr为径向应力;σθ为周向应力;r为厚壁圆筒的半径参数。根据式(1)和式(2),当厚壁圆筒仅受外压p作用时,其弹性阶段的应力分量分别为:

图3承受外压时厚壁圆筒中应力分布

应力分布如图3所示。由上述公式可以看出,径向应力为压应力,且在受载荷作用的表面上为最大值;周向应力为负,在内壁处的绝对值最大。随着压力的增加,厚壁圆筒的内应力不断增加,当应力分量的组合达到某一值时,圆筒由弹性变形状态进入塑性变形状态,即在圆筒的截面上出现塑性变形,从内部开始形成塑....

图4铝合金材质仿真结果

按照表3所示尺寸对铝合金圆筒进行仿真分析,结果见图4。在外压20MPa工况下,铝合金圆筒的等效应力最大值为251MPa,产生于圆筒内壁上。设计结果的最大等效应力为276MPa,产生于圆筒内壁上,仿真结果与设计结果差别不大。按照表4所示尺寸对不锈钢圆筒进行仿真分析,结果见图5....

本文编号：3894704