同志学， 郑 飞， 解妙霞

(西安建筑科技大学 机电工程学院， 西安 710055)

海洋孕育着丰富的自然资源，这种得天独厚的巨大资源让其成为世界各国主权与权益的焦点所在[1]。各国对于海洋领域的探究越来越多，载人潜航、海洋探测层出不穷[2]。耐压外壳作为水下设备的重要部件，它承受着巨大的海水压力，同时也是浮力的主要提供者。研究表明耐压圆柱壳体的结构稳定性是水下设备正常工作的重要保证，同时也是水下设备研发的关键问题之一[3]。

有限元分析能够预测圆柱壳体的屈曲强度[4]，对耐压壳体稳定性的研究有很大的助益。随着非线性有限元分析技术的发展，数值实验分析逐渐取代了模型实验。万福腾等[5]采用了弧长法、非线性稳定算法两种有限元数值模拟方法对圆柱壳体进行仿真，并通过与实验数据进行对比，表明弧长法和非线性稳定法都能准确地模拟真实情况。ZHANG等[6]利用Ansys的弧长法对圆柱形容器进行了屈曲分析，数值求解结果与实验结果有较好的相关性。张伯君[7]使用非线性稳定算法对圆柱壳体进行了仿真分析，结果表明非线性稳定算法有较好的预测精度。选择合理的分析方法，对屈曲研究非常重要。

在生产壳体时，由于加工方法而引起的壳体表面的小凹坑等缺陷，可以统称为初始缺陷[8]。实验与经典屈曲理论的结果之间有较大差异的主要原因就是初始缺陷，因此有限元模型对初始缺陷进行合理的表征是影响预测精度的重要因素。……