关文信

（广东明华机械有限公司，广东佛山 528231）

0 引言

自主式水下航行器（AUV）具有活动范围大、潜水深度深、可在复杂地形海域中作业的优点，可用于海洋资源勘探、水下安装维护、军事侦察和攻击等领域[1]。水下航行器一般在高压、高湿的水下环境中工作，其壳体结构需同时满足耐压性和密封性，故加工壳体所要求的工艺和精度很高，制造成本高昂。在水下航行器产品设计过程中需要更多地考虑其壳体结构的力学性能，保证结构设计的合理性，以助于减少设计人员工作量、缩短研发周期、降低生产成本、提高成品安全性和可靠性。

利用有限元分析软件，对某在研水下航行器的壳体结构进行仿真分析，可验证在外界水压作用下壳体内部的力学特性。在有限元分析的基础上，对所设计对象进行动静态力学特性的评判和校核，以便对不合理的设计参数进行修正，得到较优化的设计方案，为以后进行成品分析打下基础，达到减少人力和物料消耗的目的。

1 基于SolidWorks的实体建模

所设计的水下航行器壳体采用回转体外形[2-3]，回转体壳体在水下均匀外压下只产生均匀收缩变形，壳体内部只有均匀压缩应力而无弯曲应力[4]。通过SolidWorks2018软件创建各部分三维模型并组装成形。三维实体模型由功能部舱段（圆柱段）和推进部舱段（尾锥段）组成，结构如图1所示。两舱段通过楔形环连接，楔形连接方式如图2所示。

图1 水下航行器三维模型

图2 楔环连接示意图

楔环连接[5]是利用2个带楔形面的开口圆环在周向相对运动时产生轴向的拉力将2个舱段的法兰端面压紧实现两舱段的连接。……