李强兵，赵嘉媛

（1.中国船舶重工集团 第七一〇研究所，湖北 宜昌 443002；2.湖北三峡职业技术学院 机电工程学院，湖北 宜昌 443002）

0 引 言

随着海洋战略地位的日益凸显，无人水下航行器（Unmanned Underwater Vehicle，UUV）得到了深入而广泛的应用，它能够完成水下地质勘探、海洋科学考察、资源勘探、目标探测等，在民用、军用等领域都受到越来越多的重视。耐压壳体是UUV 最重要的组成部分之一，其可靠性水平关系到UUV 自身的安全、任务成功率及可靠性。

本文应用可靠性设计理论中的应力-强度干涉模型，结合概率与数理统计理论、机械设计强度理论，运用传统设计理论计算了密封壳体相关的设计参数，以及该设计参数下耐压壳体的可靠度计算。

1 应力-强度干涉模型

应力-强度干涉模型在机械工程领域，特别是可靠性分析、可靠性设计中得到广泛的运用，应力-强度干涉模型已成为系统或零件的概率法设计和可靠度计算的重要模型之一［1］。

应力-强度干涉模型认为零部件的应力与其允许的强度产生干涉，系统就有失效的可能。为简化问题模型及实际情况，假设水下航行器密封壳体应力s 和强度σ 都是随机变量，且服从正常分布，则应力s 和强度σ 的概率密度函数为：

式中，μs、μσ与σs、σσ分别为应力s、强度σ 的均值与标准差。

则零部件可靠度为：

2 耐压壳体强度可靠度计算方法

某型UUV 耐压壳体根据项目总体设计要求，耐压壳体两端为球形，中间为圆柱筒体结构，根据使用环境及耐腐蚀要求，壳体设计材料选型为不锈钢1Cr18Ni9Ti，设计要求耐压值μp=4±0.3 MPa，壳体直径534 mm，圆柱筒体壳体长度1 000 mm。……