【摘 要】
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随着海洋科学研究与工程实践不断向海斗深渊进展，全海深潜水器成了深海科学研究不可或缺的重要装备。而限制全海深潜器技术发展的主要原因之一就是潜器结构设计与制造，主要体现在结构材料选择、开孔与密封性能、保护外壳的防撞性能等方面。研究近年来国内外主要的几种全海深潜器的结构形式与材料选择，并结合大深度潜器结构设计、开孔与补强、防撞性能等理论研究情况，基于实验室正在进行的万米潜器项目中Vitrovex潜器及高硼硅玻璃材料，进行潜器结构优化设计。
潜器结构优化设计，包含主体耐压结构的开孔结构的优化设计和防撞外
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随着海洋科学研究与工程实践不断向海斗深渊进展，全海深潜水器成了深海科学研究不可或缺的重要装备。而限制全海深潜器技术发展的主要原因之一就是潜器结构设计与制造，主要体现在结构材料选择、开孔与密封性能、保护外壳的防撞性能等方面。研究近年来国内外主要的几种全海深潜器的结构形式与材料选择，并结合大深度潜器结构设计、开孔与补强、防撞性能等理论研究情况，基于实验室正在进行的万米潜器项目中Vitrovex潜器及高硼硅玻璃材料，进行潜器结构优化设计。
潜器结构优化设计，包含主体耐压结构的开孔结构的优化设计和防撞外壳的防撞性能优化分析。在耐压壳结构优化部分，运用APDL语言对潜器耐压壳进行参数化建模，并设置开孔初始状态。在运用传统面元法和只有压缩约束计算强度失效的情况下，分析全海深超高压结构的开孔特性，修改模型进行补强，使用约束面算法计算模型的应力与变形特征。使用多目标优化方法对耐压壳开孔位置即纬度设置优化变量，得出符合强度要求的最高开孔纬度位置。在防撞性能优化分析部分，运用Explicit Dynamics(LS-Dyna Export)模块建模、划分网格并导出K文件到LS-Prepost进行定义并分配属性、加载约束与分析设置。运用LS-Dyna求解计算并分析计算结果。再将防撞壳绕周向旋转一周，选取7个不同姿态角求解并对比分析结果，优化出最危险姿态角。通过分析不同类型姿态角特征以评估外壳的整体防撞性能。
本文旨在基于已有的高硼硅玻璃潜水器Vitrovex，运用最优化方法对耐压壳结构进行开孔设计与防撞壳防撞性能研究，为实际项目需求提供仿真运算结果与理论支持。
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