1.深海载人潜水器耐压球壳极限强度研究
载人潜器开孔耐压球壳结构极限强度数值分析
p
r
f
P
e
l
o
i
g
s
P
z
z
z
p
r
f
P
e
l
o
i
g
s
P
z
z
z
p
r
f
P
e
l
o
i
g
s
P
z
z
z
p
r
f
P
e
l
o
i
g
s
P
z
z
z
深潜器载人球壳规范设计公式的比较
深潜器载人球壳规范设计公式的比较
潘彬彬;崔维成
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2011(015)003
【摘要】文章首先简要地介绍了几个船级社现有的关于深潜器载人球壳的规范设计公式,这些公式背后的理论基础要么是经典的屈服破坏或屈曲破坏.然后,应用这些规范公式对国际上现有的几个载人潜水器耐压球壳的设计厚度进行了计算,在计算中统一了输入的设计参数并将这些计算结果进行了比较.比较表明,不同船级社设计公式给出的球壳厚度存在很大差别,绝大多数设计规范计算出的厚度都超过潜水器的实际壳厚.因此,作者认为非常有必要对各船级社的规范设计公式进行更新,最好能像民船共同规范一样给出统一的球壳设计公式.最后,文中对如何建立统一公式的研究过程提出了建议.
【总页数】10页(P276-285)
【作者】潘彬彬;崔维成
【作者单位】中国船舶科学研究中心,江苏,无锡,214082;中国船舶科学研究中心,江苏,无锡,214082
【正文语种】中文
【中图分类】U662.1
【相关文献】
1.宝钛研制的“4500米深潜器载人球壳”合拢焊接 [J], 齐力;
2.深潜器载人舱用TC4 ELI钛合金半球壳的研制 [J], 冯雅奇;贾栓孝;王韦琪;张永强;王剑虹;苑晓刚
3.载人深潜器钛合金耐压球壳极限强度可靠性分析 [J], 石佳睿;唐文勇
4.以自主创新造国之重器——宝钛股份研制4500m深潜器载人球壳侧记 [J], 张静宇
5.宝钛集团“4500米深潜器载人舱球壳”开始合拢焊接 [J], 冯雅奇;王万增因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
大深度载人潜水器圆柱形耐压壳体可靠性研究
大深度载人潜水器圆柱形耐压壳体可靠性研
究
潜水器是一种重要的深海探测设备，它能够帮助我们深入了解海洋的神秘世界。而在潜水器中，圆柱形耐压壳体作为其中的关键部件，其可靠性研究尤为重要。本文将就大深度载人潜水器圆柱形耐压壳体的可靠性进行探讨。
一、圆柱形耐压壳体的设计与制造
大深度载人潜水器的圆柱形耐压壳体是由高强度合金材料制成的。在设计过程中，需要考虑到耐压性能与结构强度之间的平衡。首先，根据潜水器的使用深度确定设计参数，包括内外径、壁厚等。其次，采用有限元分析等方法模拟载荷作用下的应力分布情况，确保圆柱形壳体能够承受来自水压的巨大压力。最后，通过精密制造工艺，确保圆柱形壳体的尺寸和形状满足设计要求。
二、圆柱形耐压壳体的可靠性分析
为了评估圆柱形耐压壳体的可靠性，首先需要确定其可靠性指标。一般而言，可靠性指标包括失效概率、失效率、寿命分布等。针对大深度载人潜水器圆柱形耐压壳体，我们可以采用失效概率作为可靠性指标，即圆柱形壳体在使用寿命内发生失效的概率。
在可靠性分析中，我们需要考虑不确定性因素对圆柱形壳体可靠性的影响。这些不确定性因素包括材料性能的变异性、载荷的不确定性
等。通过建立数学模型，结合统计方法，可以对这些不确定因素进行
描述和分析，并计算圆柱形壳体的可靠性。
三、圆柱形耐压壳体的可靠性改进
在实际运行过程中，如果圆柱形耐压壳体的可靠性存在问题，我们
可以采取一些措施进行改进。首先，可以通过优化设计参数来提高圆
柱形壳体的结构强度，以增加其承载能力。其次，可以改进制造工艺，提高圆柱形壳体的表面光洁度和尺寸精度，以减少制造缺陷。
全海深载人潜水器超高强度钢制载人球壳的极限强度分析与模型试验
全海深载人潜水器超高强度钢制载人球壳的极限强度分析与模
型试验
YU Shuang;HU Yong;WANG Fang;YANG Qing-song;CUI Wei-cheng
【摘要】载人耐压舱是保证载人潜水器安全性的最核心部件,文章主要针对上海海洋大学正在研制的万米载人潜水器开展载人球壳的极限强度理论分析和模型试验研究.该载人耐压球壳采用超高强度马氏体镍钢.有限元分析包括静应力分析和屈曲分析,获得了耐压球壳的极限强度和失效模式;在此基础上,设计了模型球进行了极限破坏试验.通过有限元分析结果和试验结果对比,获得了球壳极限破坏压力失效模式和加载过程中球壳表面应变的变化历程.试验结果和有限元结果基本一致,验证了设计方法对马氏体镍钢球壳的适用性.该研究为后续全海深耐压球壳的设计提供了可靠的试验和理论基础.
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2019(023)001
【总页数】7页(P51-57)
【关键词】马氏体镍钢;耐压球壳模型;有限元分析;试验验证
【作者】YU Shuang;HU Yong;WANG Fang;YANG Qing-song;CUI Wei-cheng
【作者单位】;;;;
【正文语种】中文
【中图分类】U661.43;U674.94
0 引言
近几年，国际上已在全海深载人潜水器技术上展开激烈的竞争，若我国能在作业型载人潜水器研制中抢得先机，不仅有利于巩固我国在海洋技术上的领先地位，还有助于推动我国在深海科学技术上的发展。
全海深作业型载人潜水器作为当今世界上最为先进的海洋装备的一部分，能够搭载科学家深入大洋深处，直观地进行科学考察与研究工作，在研究海洋地质、资源调查、研究深海生物、海洋化学等方面拥有着不可替代的作用[1]。载人舱耐压球壳是全海深载人潜水器的关键部件之一，在承受交互变化的静水压力以及深海未知环境的情况下，需保证舱内人员安全以及设备的正常运行。因此，耐压球壳需要有足够的强度，但同时应尽量减小重量，以免影响潜水器的总体性能和重量指标[2]，各大船级社潜水器和潜水系统规范中对潜水器耐压壳体的设计和制造方法都进行了描述[3-8]。
深海潜水器耐压结构关键技术及应用
深海潜水器耐压结构关键技术及应用
深海潜水器是一种能够在极端高压环境下进行科学探测和资源开发的工具。由于深海水压随着水深的增加而迅速增大，深海潜水器的耐压结构设计成为其关键技术之一。本文将对深海潜水器耐压结构的关键技术及应用进行探讨。
一、耐压结构的重要性
深海水下的压力巨大，水深每增加10米，压力增加约1个大气压。因此，在深海潜水器设计中，耐压结构的设计非常重要。合理的耐压结构可以保证潜水器在高压环境下能够正常工作，确保潜水器和搭载的设备的安全。
二、耐压结构的关键技术
1.材料选择：深海潜水器的耐压结构需要使用能够承受高压的特殊材料。一般采用高强度、高硬度、耐腐蚀的材料，如钛合金、高强度钢等。这些材料具有良好的耐压性能和抗腐蚀性能，能够在深海环境中长时间稳定运行。
2.结构设计：深海潜水器的耐压结构设计需要考虑多方面的因素，如结构强度、稳定性、密封性等。在结构强度设计中，需要考虑不同部位的受力情况，合理布置支撑结构和加强筋，以增加整体强度。在密封性设计中，需要采用可靠的密封材料和密封方式，确保潜水器内部的设备和人员不受深海高压的侵害。
3.连接方式：深海潜水器的耐压结构需要采用可靠的连接方式，以确保结构的完整性和密封性。常见的连接方式有焊接、螺纹连接、法兰连接等。这些连接方式需要经过严格的测试和验证，确保其在高压环境下的可靠性。
4.降压装置：深海潜水器在从深海返回海面时，需要通过降压装置逐渐减小压力差，以保护潜水器和搭载设备的安全。降压装置一般采用可控的阀门或泵，通过控制流体的流动速度来实现压力的缓慢降低。
载人深潜器系统的研究与设计
载人深潜器系统的研究与设计
随着现代科技的发展，人类可以越来越深地探索海洋的神秘世界。而载人深潜器系统就是一项重要的技术，它可以帮助我们更好地了解深海环境及其生态系统。本文将从深潜器系统的意义、研究现状以及未来发展等方面进行探讨。
一、深潜器系统的意义
深潜器系统是指能够让人类穿着防护设备在深海中生存和工作一定时间的载人潜水器，通过这种方式，科学家可以深入探索海洋的深处，收集大量的海洋数据和样本，有助于更好地了解海洋环境、生物和资源。此外，深潜器系统在海洋资源的开发和应对多种环境灾害方面也具有重要的应用价值。
二、研究现状
深潜器系统的研究已有许多年的历史，世界上几乎所有的发达国家都在积极研究和发展这一领域。目前，我国的深潜器系统也在不断突破，在技术、性能和应用领域上都具有很大优势。
1.深潜器系统的技术
深潜器系统的技术一直是研究的重点，其中最主要的就是防水性和压力平衡技术。由于深海水压极大，防水性能非常关键。同时，深潜器系统还需要保持稳定的压力平衡，否则就会引起机械
故障或个体急性损伤等严重问题。目前，深潜器系统技术已经逐
渐成熟，各国已经能够制造出适合不同深度的深潜器系统，并能
够进行长时间的深海观测和实验。
2.深潜器系统的性能
深潜器系统的性能直接影响到其在实际应用中的效果。当前，
深潜器系统的性能已经得到了提高，如浮力控制系统、动力系统、操纵系统、通信系统等方面都已经比以前更加完善。同时，为了
进一步完善深潜器系统的性能，许多研究人员还在不断探索新的
技术和创新方法。
3.深潜器系统的应用
深潜器系统在海洋研究领域已经发挥了巨大的作用。例如，海
全海深潜水器耐压壳体设计计算规则
全海深潜水器耐压壳体设计计算规则
【摘要】
全海深潜水器耐压壳体设计计算规则是确保潜水器在极端深海环
境下安全运行的关键。本文首先介绍了确定潜水器设计压力的重要性，然后探讨了耐压壳体材料选择、结构设计和强度计算等方面的内容。
对耐压壳体的密封性能评估也进行了详细讨论。在强调了全海深潜水
器耐压壳体设计的重要性，提出了未来发展方向，并对全文进行了总结。通过本文的阐述，读者可对全海深潜水器耐压壳体设计有更深入
的了解，为相关领域的研究和实践提供了有益的参考和指导。
【关键词】
全海深潜水器、耐压壳体、设计、计算规则、设计压力、材料选择、结构设计、强度计算、密封性能评估、重要性、未来发展方向、
总结
1. 引言
1.1 全海深潜水器耐压壳体设计计算规则
开发全海深潜水器的耐压壳体设计计算规则是非常重要的，因为
这是确保潜水器在极端深海环境下安全运行的关键之一。在设计耐压
壳体时，需要考虑到多种因素，包括设计压力的确定、耐压壳体材料
选择、结构设计、强度计算以及密封性能评估。
在确定潜水器设计压力时，需要考虑到深海的水压对潜水器的影响，确保耐压壳体能够承受这种极端压力。随后，在选择耐压壳体材
料时，需要考虑到材料的强度、耐腐蚀性能以及轻量化的要求。结构
设计方面，需要考虑到耐压壳体的形状、连接方式以及各个部件之间
的关系。强度计算是设计过程中的关键环节，需要确保耐压壳体在极
端条件下不会出现失效。在评估耐压壳体的密封性能时，需要考虑到
潜水器在深海中的环境和运行条件，确保潜水器内部的安全和稳定。
全海深潜水器的耐压壳体设计计算规则的完善和严谨性对于潜水
“奋斗者”号身上的“黑科技”
11月28日，“奋斗者"号完成万米深潛海试任务并顺利返航（图/中新网）
11月28日，成功完成万米海试的"奋斗者”号全 海深载人潜水器胜利返航。自2020年10月10日起，"奋斗者”号赴马里亚纳海沟开展万米海试，成功完
成13次下潜，其中8次突破万米。11月10B 8时12
分，"奋斗者”号创造了 10 909米的中国载人深潜新
纪录，标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领 先水平。
新型钛合金材料制成宽敞而结实载人舱潜入万米海底，首先要攻克的难关就是巨大的水 压。被称为"地球第四极"的马里亚纳海沟，完全黑暗、 温度极低，是地球上环境最恶劣的区域之一。海沟1
万米深处，水压接近1100个大气压，相当于2000头 非洲象踩在一个人的背上。"奋斗者”号如何做到不
惧高压极端环境，在万米海底自由行走？关键在于载人舱。载人舱是全海深载人潜水器的 核心关键部件，是人类进入万米深海的硬件保障和安
全屏障，也标志着一个国家载人潜水器的技术水平。"奋斗者”号的载人舱呈球形，能够同时容纳3名 潜航员。此前，也有国外深潜器依靠球形载人舱成功
挑战了万米重压，但舱体空间仅能容纳1到2人，无 法搭载更多的人和设备。为了让"奋斗者"号的载人 舱体既宽敞又结实，还足够灵巧轻盈，科研人员没少
费心思。
中科院金属研究所研究员、全海深载人潜水器载 人舱项目负责人杨锐说："载人舱作为整个潜水器里 规格最大的一个耐压容器，制作材料十分特殊，其成 败直接关系着整个潜水器的成败。”
在万米海深的极端压力条件下，按照"奋斗者” 号的目标尺寸和厚度要求，以往深潜器使用的材料都 不能达标，需要找到一种高强度、高韧性、可焊接的
全海深载人潜水器载人球壳的选材及制造技术
全海深载人潜水器载人球壳的选材及制造技术
? 全海深载人潜水器载人球壳的选材及制造技术全海
深载人潜水器载人球壳的选材及制造技术雷家峰1，马英杰1，杨锐1，吴世军2，蒋磊3，丁抗3，李艳青4 （1. 中国科学院金属研究所，沈阳110016；2. 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，杭州310027；3. 中国科学院深海科学与工程研究所，三亚572000；4. 中国船舶科学研究中心，无锡214082）摘要: 本文分析了当前典型大潜深载人潜水器载人球壳的选材和制造技术特点。钛合金是目前大潜深载人球壳所普遍采用的材料，半球整体成形以及电子束焊接代表着球壳成形的先进水平。讨论了全海深载人球壳的选材要求及成形技术。对于全海深载人球壳用钛合金，要求具有更高的强度，并同时具有良好的韧性、热成形性能以及焊接性能。最后，简要介绍了在全海深载人球壳材料和制造方面的研究进展。关键词: 全海深载人潜水器；载人球壳；钛合金引言海洋中蕴藏着丰富的人类赖以生存的宝贵资源，海洋资源的勘探与开发已成为当今世界各海洋强国争夺资源权利的焦点，同时深渊科学为揭示生命起源、地质变迁等提供了全新研究空间。潜水器是深海勘探与开发利用必不可少的装备，在一定程度上代表着一个国家深海勘察与开发利用的技术水平。载人潜水器因为可以使人亲临深海现场
作业，具备了其他潜水器无可替代的优势。但是，其设计、选材、建造等方面都面临更大的技术挑战，因此，载人潜水器被视为海洋工程领域的技术制高点，各海洋强国皆非常重视发展载人潜水器。载人球壳是载人潜水器的核心部件，是科考人员生命安全的保障。其设计、选材与建造涉及多个学科，是研制的难点。美国“新阿尔文”号设计单位WHOI的工程师Anthony Tarantino说载人球壳绝对是载人潜水器项目中最大的技术挑战（“This sphere i s definitely the biggest technical challenge for the project”）［1］。本文将分析目前载人潜水器载人球壳在选材、建造方面的主要技术特点及发展趋势，简要介绍中国科学院金属研究所负责的课题组在中国科学院战略性先导科技专项支持下在全海深钛合金载人
载人潜水器耐压壳结构临界失稳压力研究
［ 关键词】载人潜水器 ； 耐压球壳 ； 弧长法 ； 临界失稳压力 ［ 中图分类号］Ｕ ６ ６ ３ ． １ 【 文献标志码］ Ａ 【 文章编号】１ ０ ０ １ — ９ ８ ５ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ４ ２ — ０ ６
ｎ ＫＳ ｅ ａ ｒ ｃ ０ ｎ ０ｎ ｃ ｒ ｉ ■ ｔ ・ ● ｉ ｃ ａ －－ ｌ Ｄ ｕｃ … Ｋ Ｉ ｉ ｎ２ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｕｒ ｅ Ｏ ｔ ｎ ｍａ ｎｎｅ ｄ ＇Ｓ Ｕｂｍ ・ ｅ ｒ ｓ ｉ … Ｄ ｌ ｅ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｕｒ ｅ … １ １ Ｕ１ １
行 了优 化 设计 ： 刘 涛 给 出了 一个 潜 器 耐 压 壳 体 屈
Ｏ 引 言
载 人 潜器 的耐 压壳 承 受 着 深水 的压 力 ， 要 保 证 人 员 能够 在 里 面进 行 正常 的操 作 与生 活 ． 必 须 保 证 其 具 有 足够 的强度 与 稳定 性 ， 而 临界 失 稳 压力 得 到 了 国 内外很 多 学者 的关 注与研 究 。伍莉 引 入一 缺 陷 项 对 经 典 薄 壳 稳 定性 公 式进 行 了 改 进 并 通 过 有 限
ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ａ ｎ ｄ ｎ ｏ ｎ － ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｂ ｕ ｃ ｋ ｌ ｉ ｎ ｇ ．Ｉ ｔ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏ ｆ ｏ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗｓ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ｅ ｃ ｋ ａ ｎ ｄ
基于人工智能的深潜耐压球壳应力场映射
第20卷第9期装备环境工程
2023年9月EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING·169·基于人工智能的深潜耐压球壳应力场映射
姚骥1,2，汪雪良1,2，叶聪1,2，顾学康1,2，孙梦丹1,2，蒋镇涛1,2（1.中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082；2.深海技术科学太湖实验室，江苏 无锡 214082）
摘要：目的针对深潜耐压球壳在真实下潜过程中全局应力场难以直接获取的问题，提出一种基于人工智能的深潜耐压球壳应力场映射算法。方法构建深潜耐压球壳有限元模型，并开展仿真分析。提出深潜耐压球壳监测布点方案，进而利用长短时记忆神经网络（Long-short Term Memory Network，LSTM），将测点应力信息作为输入，将全局应力场信息作为输出，构建深潜耐压球壳应力场映射模型。最后，对不同测点下的映射结果进行分析。结果与模型试验结果相比，仿真误差小于2%。与DNN模型及BP模型相比，映射误差分别下降94.92%与97.76%。结论所提映射算法可在部分测点失效的情况下仍可以保持较高精度。
关键词：深潜耐压球壳；有限元模型；应力场映射；监测布点方案；LSTM；部分测点失效
中图分类号：P751 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)09-0169-09
DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.09.019
Stress Field Mapping Algorithm of Deep-sea Pressurized Spherical Shell
全海深载人潜水器厚观察窗结构的强度研究
全海深载人潜水器厚观察窗结构的强度研究全海深载人潜水器是一种用于深海科学研究和资源勘探的重要设备，它能够携带人员下潜至数千米的深海区域进行观察和取样。潜水器的厚观察窗是潜水器上最重要的组件之一，它承担着保护潜水员和设备安全的重要任务。由于深海环境的极端条件，如高压、低温、海水腐蚀等，对潜水器厚观察窗的强度要求极高。因此，对全海深载人潜水器厚观察窗结构的强度进行研究和分析，对保障潜水器和潜水员的安全具有重要意义。
1.背景介绍
全海深载人潜水器是一种能够携带人员下潜至深海数千米的设备，其主要由潜水器本体、载人舱、观察窗等部件组成。观察窗是潜水器上的最重要组件之一，用于让潜水员观察海底及周围环境。考虑到深海环境的特殊性，观察窗需要具有良好的强度和耐腐蚀性能，以保障潜水员和设备的安全。
2.厚观察窗的结构和材料
厚观察窗通常采用高强度的合金材料，如钛合金、铝合金等制成，具有良好的强度和抗腐蚀性能。其结构设计主要包括观察窗的形状、尺寸、厚度等参数，以及与潜水器连接的方式等。这些设计参数将直接影响到观察窗的强度和安全性。
3.强度分析方法
对厚观察窗的强度进行研究可以采用有限元分析方法。有限元分析是一种数值模拟方法，通过将结构分割成多个小单元，建立数学模型，计算出结构在各种载荷情况下的应力、位移等参数，从而判断结构的强度和稳
定性。通过有限元分析，可以对观察窗的受力情况进行详细的模拟和分析，确定其在不同条件下的强度和安全性。
4.结构强度研究
在深海载人潜水器的设计中，需要考虑到观察窗在水压、温度等极端
条件下的受力情况。利用有限元分析方法，可以对观察窗在不同深度和压
载人深潜器系统的研究与设计
载人深潜器系统的研究与设计
载人深潜器系统是一种能够携带人类进入深海进行科学研究、资源勘探、救援任务等的装备。其研究与设计是一个涉及多学科领域的复杂工程
项目，需要考虑到工艺、材料、力学、电子、船舶等方面的知识。本文将
分别从潜器结构设计、材料选择、动力系统及电子系统设计等方面探讨载
人深潜器系统的研究与设计。
首先，在潜器结构设计方面，载人深潜器需要具备足够的强度和稳定性，以保证在极端条件下的安全性和可靠性。潜器主要分为船体、舱室和
球形舱壳三个部分。船体需要采用高强度材料，如船体钢板应采用高强度
再探深标号A级或B级钢材，以抵御高压环境下的外界水压。舱室需要采
用轻型硬质材料，如铝合金或复合材料，以减轻自身质量和提高潜器的机
动性。球形舱壳需要具备透明度高、抗冲击性强的特点，常采用特殊玻璃
或有机玻璃材料。
其次，在材料选择方面，潜器所用的材料需具备高强度、耐腐蚀和耐
高压等特点。在载人深潜器的结构材料中，钢材是一种常用的选择，其具
备较高的强度和韧性，能够抵御水中的高压力。同时，为了提高载人深潜
器的机动性和浮力控制能力，船体、舱室和球形舱壳等部件可采用轻量化
的铝合金或复合材料。这些材料既能满足载人深潜器的要求，又能减轻潜
器自身的质量。
此外，在动力系统设计方面，载人深潜器需要选择适当的动力源，以
满足潜器的推进和操纵需求。传统的载人深潜器采用蓄电池作为主要动力源，但其续航能力有限。近年来，潜器动力系统中兴起了氢燃料电池技术，其具有能量密度高、环保性好的特点，可以有效延长载人深潜器的潜水时
间。此外，深潜器还需要设计合理的推进系统，如航行推进器和操纵推进器等，以提高潜器的机动性能。
模态缺陷条件下的深潜耐压球壳极限强度
限强度影响较大ꎬ最低为完善结构的 ５１％左右ꎮ 随着缺陷幅值的增大ꎬ耐压球壳的临界屈曲载荷不断下降ꎬ其下降
趋势呈现近似的线性关系ꎮ 随着结构的厚度半径比的逐渐增大ꎬ缺陷幅值对耐压球壳极限强度的影响将减弱ꎮ
关键词:模态ꎻ缺陷ꎻ耐压球壳ꎻ极限强度ꎻ屈曲ꎻ深潜器ꎻ可靠性分析ꎻ随机缺陷ꎻ有限元方法
ＤＯＩ:１０ １１９９０ / ｊｈｅｕ.２０１９０１１０１
网络出版地址:ｈｔｔｐ: / / ｗｗｗ.ｃｎｋｉ.ｎｅｔ / ｋｃｍｓ / ｄｅｔａｉｌ / ２３ １３９０.ｕ.２０１９０７０１.１００６.００４.ｈｔｍｌ
ｓｈｅｌｌꎬ ｔｈｅ ｂｕｃｋｌｉｎｇ ｍｏｄｅ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｄｅｆｅｃｔ ｆｏｒｍ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｄｉｖｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｓｈｅｌｌ. Ｔｈｅ
ｄｅｆｅｃｔ ｆｏｒｍｓ ｏｆ ｆｉｒｓｔ １５ ｔｈ ｏｒｄｅｒ ｂｕｃｋｌｉｎｇ ｍｏｄｅｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ. Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
摘 要:为了研究初始缺陷对深潜耐压球壳极限强度的影响ꎬ引入屈曲模态作为耐压球壳初始缺陷形态ꎮ 研究比
较前 １５ 阶屈曲模态缺陷形态ꎬ发现基于第 １５ 阶模态缺陷条件的极限强度最小ꎮ 在对 ２１０ 种随机缺陷耐压球壳极
2023届湖南省九校联盟高三第二次联考化学试题及答案
湖南省2023届高三九校联盟第一次联考
化学
可能用到的相对原子质量：H 1
-C 12
-O 16
-F 19
-S 32-Cl 35.5-K 39-Ca 40
-Cr 52
-Fe 56
-Co 59
-Cu 64
-Zn 65
-一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.化学与生活密切相关，下列说法不正确的是。A.阿司匹林化学名称为乙酰水杨酸，具有解热镇痛作用B.碳酸钠和碳酸氢钠的水溶液均显碱性，可用作食用碱
C.水泥以黏土和石灰石为主要原料经高温煅烧而成，加入适量石膏可调节水泥硬化速率
D.“蛟龙”号载人潜水器最关键的部件——耐压球壳是用稀土金属钛(IVB 族)制造而成
2.2022年诺贝尔化学奖授予美国化学家卡罗琳·贝尔托西、丹麦化学家摩顿·梅尔达尔和美国化学家卡尔·巴里·夏普莱斯，以表彰他们在点击化学和生物正交化学研究方面的贡献。如图是某点击反应的示意图，下列说法正确的是
A.3HN 和3NH 的水溶液都显碱性
B.Cu +是该反应的催化剂，Cu +的价层电子排布式为913d 4s
C.2-丁炔的键线式为
D.该点击反应的产物为
，反应类型为取代反应
3.设A N 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是。A.标准状况下，22.4L 新戊烷中非极性键数目为A 4N B.16.8g Fe 与足量水蒸气充分反应，转移电子数为A
0.8N C.将50mL 12mol L 盐酸与足量2MnO 共热，转移的电子数为A 0.3N D.()360.01mol L K Fe CN ⎡⎤⎣⎦溶液中含有()36Fe CN -
2021-2022学年广东省潮州市饶平县第二中学高一下学期期初化学试题(解析版)
广东省潮州市饶平县第二中学2021-2022学年高一下学期
期初化学试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．我国“蛟龙”号载人潜水器的耐压球壳是用钛合金制造的。钛合金可能具有的性质是A．密度大B．硬度小C．强度大D．易氧化
【答案】C
【详解】用钛合金制造耐压耐压球壳，利用的是强度大这一性质，与密度、硬度和易氧化无关，故C符合题意。
综上所述，答案为C。
2．化学与社会、生活密切相关。对下列现象或事实的解释不正确的是
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【详解】A．某些金属可以产生焰色反应，可用作烟火，A正确；
B．过氧化钠能与水或二氧化碳反应生成氧气，因此Na2O2用于呼吸面具中作为O2的来源，与过氧化钠具有强氧化性没有关系，过氧化钠不能氧化CO2、H2O，B错误；C．“84”消毒液主要成分是NaClO，具有强氧化性，可用于环境消毒，C正确；D．Al(OH)3的碱性不强，但却可以与胃酸反应，因此Al(OH)3用作医用的胃酸中和剂，D正确；
故选B。
3．下列在酸性溶液中能大量共存且为无色透明溶液的离子组是
A．K+、Na+、SO2
4-、Cl－B．I－、Al3+、K+、MnO
4
-
C．Na+、Cu2+、Br－、SO2
4-D．HCO
3
-、NO
3
-、K+、Na+
【答案】A
【详解】A．K+、Na+、SO2
4
-、Cl－可以在酸性溶液中大量共存且无色透明，A正确；B．酸性条件下的高锰酸根具有强氧化性会与碘离子发生氧化还原反应而不共存，B错误；
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
’(*%)+%!
文献标识码 ! ,
!"#$%&#’ (#)*+,#- ./ 0)*((1)* (0-*)$2&" -1"" $+ 34405(46 %6++47 (18%4)(98"4(
!" #$%!& !’" ()*"& +"’ ,$%-./$01"
-! ./0112 13 45652 ,7/089:/9;7: 5<= >/:5< ?<@8<::78<@A .05<@058 B851 C1<@ ’<86:7D89EF .05<@058 "###$#F G08<5H " G08<5 .08I ./8:<9838/ J:D:57/0 G:<9:7F K;L8 "!%#&"F G08<5M
临界压力的计算公式)B+% & &" & !"#)" % # ’+( $
3 3
0CD
式中 , 为最大初挠度 ! , !),+& 为初挠度系数 !"- $ 为计算系数 !!!)!. +!& 为应力比 % 对于球壳 %,4"3 ! $, ! $4,4E " # !. 是经典理论下球壳的应力 ! !& 是材料的屈服应 $4 E ! " 4F " 3".F, ! $ , !3EC $ $ $4 % !! $ 4F, ! $ 4F " 力% 该公式已经应用于俄罗斯船检载人潜水器与潜水系统建造与入级规范 ! 在保证球壳的应力小于 规 定 的 许 用 应 力 的 前 提 下 ! 它 可 作 为 球 壳 和 近 似 球 壳 的 稳 定 性 校 核 公 式 % 当 , ! ,G 时 !$ 4 ,4E
"#! 经典理论
受外压薄球壳最早的理论公式是由 =>?@544A 在 %B%0 年用小变形假定导出 " 称为经典理论 " 结果 由下式表示 #
’
$ !"C ’ % %$! " #D ! ’#
!"
E%F
上式假设材料为均匀和各向同性 " 球壳几何形状完善 " 无初始应力 " 应力 ’ 应变关系是线弹性的 # 对于一般金属材料 "上述的第一个条件是满足的 # 但要满足几何的完善 " 几乎是不可能的 ( 另外 " 上述 公式认为球壳是在线弹性阶段失稳 " 没有考虑材料的非弹性段 ( 并且只考虑小变形 " 忽略横向剪切变 形 " 没有考虑几何非线性 " 因此上述理论临界值远远高于厚球壳试验结果 " 对大深度潜水器耐压球壳 并不适用 #
:8(#);<# !N1D9 13 I7:D:<9 7:D:57/0:D 1< 90: D;OP:7D8O2:D I7:DD;7: 0;22D 57: O5D:= 1< 908< D0:22 90:17EFO;9 I7:DD;7: DI0:78/52 D0:22D 13 =::I QD:5 P5<<:= D;OP:7D8O2:D 57: 8<=::= 908/R D0:22D)G;77:<92E 90:7: 8D <1 5<52E98/52 D12;981< 5O1;9 908/R DI0:78/52 0;22D ;<=:7 ;<8317P I7:DD;7:F1<2E ,P:78/5< 456E C5E217 N1=:2 S5D8< 317P;25 5<= J;DD85< 317P;25 57: 565825O2:)T< 908D I5I:7F38<89: :2:P:<9 UV?M P:901= 8D ;D:= 91 D9;=E 90: ;298P59: D97:<@90 13 I7:DD;7: DI0:78/52 0;22D 8< =::IQD:5 P5<<:= D;OP:7D8O2:D)SE /1PI578<@ 65781;D V? I575P:9:7DF 5 6528=59:= P1=:2 W5D :D95O28D0:=)’D8<@ 908D P1=:2F90: /52/;25981< 7:D;29 8D 31;<= 91 O: 8< 5@7::P:<9 W890 90: :LI:78P:<9 7:D;29F W082: 90: 9W1 317P;25D" 7:D;29D 57: 1< 90: 21W:7 D8=:) C0:< 90: ;298! P59: D97:<@90 13 I7:DD;7: DI0:78/52 0;22D ;<=:7 =833:7:<9 908/R<:DDQ75=8;D 75981 8D D9;=8:=F5D W:22 5D 90: :3! 3:/9 13 90: 8<89852 8PI:73:/981<),D 317 90: =::IQD:5 P5<<:= D;OP:7D8O2:DF90: ;298P59: D97:<@90 13 I7:DD;7:= DI0:78/52 0;22D 8D 7:/1PP:<=:= 91 O: 1O958<:= OE V? P:901=)C0: :33:/9 13 90: 8<89852 8PI:73:/981< 91 90: ;298P59: D97:<@90 8D <19 D8@<838/5<9 W0:< 90: DI0:78/52 0;22 8D 38<:2E P5<;35/9;7:=)V17 90: /1<6:<8:</: 13 5II28/5981<F 90: 7:25981<D08ID O:9W::< 90: ;298P59: D97:<@90 13 90: I:73:/9 DI0:78/52 0;22 5<= 9059 W890 8P! I:73:/981< 57: I7168=:=) =4> ?.)7(@ I7:DD;7:= DI0:78/52 0;22H ;298P59: D97:<@90H V?H =::IQD:5 P5<<:= D;OP:7D8O2:H 8<89852 8PI:73:/981<
"#" 美国海军泰勒水池耐压球壳设计公式 () 年 代 美 国 海 军 在 泰 勒 船 模 试 验 池 以 深 潜 系 统 耐 压 艇 体 为 对 象 " 进 行 了 大 量 的 试 验 " 以 6> G#5-H.5 为首的小组 " 对 ’)) 多个球壳模型进行了试验研究 # 他们详细地研究了球壳的形状 & 球壳的局
泰勒水池试验研究主要以深潜系统耐压艇体为对象 ! 所以试验的球壳厚度半径比小于深海载人 潜水器相应的比例 #如果球壳厚度半径比较大 ! 对该公式进行延伸 ! 结果是否符合实际情况还不清楚 " 下文简称该公式为泰勒水池公式 "
!"# 俄罗斯深海潜水器耐压壳的临界压力公式 567689:;< 是俄罗斯 #$<:=> 造船研究院的结构专家 " 他在 ?@7@$A4 上提出了深海潜水器耐压壳的
!"#,-".*"$ !%& %’
" #
’"# ("#
/
0/1
式中 !%& %’ 是材料由材料正割模数和正切模数得到的双模量 ! "$ 是制造影响系数 ! ’"# 是临界弧长上 的壳板平均厚度 ! ("# 是球壳外表面的局部曲率半径 " 根据泰勒水池求解球壳的临界压力值还需结合
!)*("# 23’"#!联立非线性方程组 !具体求解方法可参看文献)44+"
收稿日期 &"##$Q#&Q"+
作者简介 & 陆 蓓 ’!+*+Q (" 女 " 上海交通大学船舶与海洋工程学院硕士研究生 %
0’
船舶力学
第 I 卷第 % 期
! 引 言
近年来深海载人潜水器已在深海地质研究 ! 资源调查 ! 深海生物基因研究 ! 热液硫化矿探查等方 面的应用发挥了独特的作用 " 并取得了许多瞩目的成果 # 由于深海载人潜水器的特殊地位和作用 " 发 达国家如美 ! 日 ! 法 ! 俄罗斯等早已大力开展深海载人潜水器的研制工作 " 如俄 罗 斯 $!"#$% & ’% 号
第 & 卷第 ! 期 "##% 年 " 月
文章编号 ! !##*Q*"%+#"##%$#!Q##X!Q#&
船舶力学
B1;7<52 13 .08I N:/05<8/D
Y12)& 41)! V:O) "##%
深海载人潜水器耐压球壳极限强度研究
陆 蓓 !"刘 涛 #! 崔维成 #
!! 上海交通大学船舶与海洋工程学院 " 上海 "###$# #" 中国船舶科学研究中心 " 江苏 无锡 "!%#&" $ 摘要 ! 对现有的潜水器耐压壳的研究主要都围绕薄壳结构 " 而深海载人潜水器耐压球壳 " 已属于厚壳的范围 % 国 际上还没有均匀外压下厚球壳的解析解 " 只有美国海军泰勒水池耐压球壳设计公式及俄罗斯相应的公式可以参 考 % 因此本文基于有限元的分析方法 " 对大深度载人潜水器耐压球壳极限强度进行了研究 % 通过对有限元参数的 比 较 "提 出 了 一 个 合 理 的 有 限 元 分 析 模 型 "计 算 结 果 与 实 验 数 据 相 符 "而 泰 勒 水 池 公 式 及 俄 罗 斯 公 式 的 误 差 较 大 % 然后计算了一系列半径厚度比下的耐压球壳的极限强度 " 并研究了初挠度的影响 % 本文认为对于深海载人潜 水器耐压球壳可以直接根据有限元计算确定其极限强度 " 泰勒水池公式和俄罗斯公 式偏于 保 守 # 耐 压 球 壳 经 过 精加工 " 初挠度对于其极限强度的影响不大 % 为了实用起见 " 本文还给出了完善耐压球壳极限强度与经典值的比 值曲线 " 以及初挠度效应曲线 % 关键词 ! 耐压球壳 # 极限强度 # 有限元 # 深海载人潜水器 # 初挠度 中图分类号 ! ’((!)%$
" 理论基础
当结构所受载荷达到某一值时 " 若增加一微量 " 结构的平衡位置将发生很大的改变 " 这种情况叫 做结构失稳或屈曲 "相应的载荷称为屈曲载荷或临界载荷 # 结构失稳后的承载能力可能增加 " 也可能 减小 " 这与载荷的种类 & 结构的几何特征等因素有关 # 对于均匀受压的厚球壳存在一个极大载荷值 "超 过此极限值后 " 结构的承载能力就会迅速下降 " 同时伴有很大的变形 " 此极值载荷就是深海载人潜水 器耐压球壳极限强度 #
3
" 4F " 3".F, ! $ , !3EC $ ,4 ! $)$4E ! " ,4E !4F!!3 % 下文简称该公式为俄罗斯公式 % $ $4 " !! $ 4F, ! $ 4F "
部几何形状与其破坏强度的关系 # 证明了球壳的极限强度与名义半径和壳厚的关系比 " 主要与球壳
Biblioteka Baidu4期
陆 蓓等 ’ 深海载人潜水器耐压球壳极限强度研究
OC
的局部平点或薄点有关 ! 即球壳的极限强度取决于它的局部半径和该处的平均板厚 ! 也就是与局部的 几何形状有关 " 通过对实验结果的分析 !!"#$%&’(% 等提出按下式来计算球壳的临界压力值)*+"
()))* 载人潜水器 & 日本 $+,"-./" (0))%(0))* 载人潜水器 & 法国 $1/23"45% 号 ()))* 载人潜水器 " 以及
目前美国正在改造的 $647"-%80))* 载人潜水器 # 深海载人潜水器的耐压球壳是保证潜水器和人员安全的关键部件 " 它的设计好坏直接关系到潜 水器总体性能和重量指标 # 目前 "国际上 ()))* 以上的载人深潜器共有 ( 艘 "大部分采用高强度钛合 金材料 "为球壳结构 " 厚度半径比皆大于 09 " 属于厚壳 " 其中日本 $+,"-./" (0)) % 厚度半径比超过 :9 # 值得指出的是 " 决定耐压壳体厚度的主要因素除材料以外 " 还有耐压壳体的极限强度 # 如果在设计大 深度耐压球壳时 " 能够比较准确地计算出球壳的极限强度 " 就可以既保证好潜水器耐压壳稳定性 " 又 尽量减小耐压壳体的厚度 " 而厚度的减少可得到较小的重量排水比 " 最终可转化为更大的负载 " 更长 的航程 "和更强的生存能力 # 对现有的潜水器耐压壳的研究主要都围绕薄壳结构 " 以经典理论为主 " 考虑初始缺陷下球壳的极 限强度;8$0<# 对于工作深度在 ()))* 以上的载人潜水器 " 其厚度半径比较大 " 已属于厚壳范围 " 国际上还 没有均匀外压下厚球壳的解析解 " 只有 () 年代美国海军耐压球壳设计经验公式 ;8< 和俄罗斯相关的公 式;(<可以参考 "不仅如此 " 相关的实验难度极大且代价高 " 以致现有的实验数据也极少 # 因此本文基于 有限元的分析方法 "对大深度载人潜水器耐压球壳极限强度进行了研究 #