李文跃，欧阳吕伟，李艳青，沈允生，刘 涛，陈 鹏

（中国船舶科学研究中心深海载人装备国家重点实验室，江苏无锡214082）

大深度潜器载人球壳开孔强度的理论计算及试验验证

李文跃，欧阳吕伟，李艳青，沈允生，刘 涛，陈 鹏

（中国船舶科学研究中心深海载人装备国家重点实验室，江苏无锡214082）

文章根据外压球壳开孔区域的轴对称性和等面积补强所体现的主要强度特征对大深度载人厚球壳锥台形开口加强形式进行几何变换，同时求解系数十分复杂的三阶非齐次方程，完善和扩展球壳开口围壁、厚板嵌入组合加强的理论计算方法。通过两个4 500 m潜器球壳几种开口加强形式的应力集中系数理论计算、有限元计算和试验验证，证明了该方法的可靠性和适用性，可为制订大深度潜器载人球壳强度规范提供依据。

大深度潜器；载人球壳；开口强度；试验验证

0 引 言

壳体开孔强度计算在壳体理论上是十分复杂的，即使在一些工程应用中，包括潜艇、潜器、水下工程结构、压力容器等，采用某些假设进行近似计算也是十分繁琐的。因此，在我国潜器规范[1]中规定：承受外压力的球壳体开孔加强应采用直接计算法（有限元法）进行校核计算。大深度球壳由于承载安全性要求和材料的强度限制，一般都设计成中厚球壳（t/R=0.02～0.08），其开孔加强截面形式也有特殊的要求。为探讨这种球壳开口加强形式的结构强度计算方法，本文在应用文献[2]中基本理论方法基础上进行完善、扩展以及有限元计算，同时通过中厚度球壳（带有不同的开口半径和不同的加强形式）外压加载试验及应力测试验证这种解析分析方法的可靠性和其适用范围。……