[发明专利]一种多蛋形仿生耐压壳体交接设计方法

权利要求书

1.一种多蛋形仿生耐压壳体交接设计方法，其特征在于，所述多蛋形仿生耐压壳体由多个蛋形耐压壳串接而成，相邻两个蛋形耐压壳的交接处设有环形加强肋；所述交接设计方法首先通过推导出蛋形耐压壳几何方程及物理方程，得到蛋形耐压壳上单元平衡微分方程，从而获得蛋形耐压壳上各点变形量；然后根据交接处环形加强肋所受压力，得到环形加强肋径向变形量；最后根据交接处的蛋形耐压壳与环形加强肋变形一致原则，设计环形加强肋的参数，所述参数包括外径、内径和宽度；所述多蛋形耐压壳体通过环形加强肋对称交接，蛋形壳钝端与钝端相交，蛋形壳尖端与尖端相交；

所述蛋形仿生耐压壳体的截面外曲线满足：

式中：L—蛋形仿生壳体的长轴长度；B—蛋形仿生壳体的短轴长度；e—偏心距，蛋形仿生耐压壳体的长轴为X轴，短轴为Y轴，坐标原点位于蛋形仿生壳体的纵轴线上，原点与蛋形仿生壳体中心相距e；

所述蛋形耐压壳满足旋转壳体几何方程：

式中：ε₁—单元M沿x方向的线应变；ε₂—单元M沿y方向的线应变；x方向为径向，y方向为纬向；u—单元M沿y方向的位移量；w—单元M沿z方向的位移量；α为单元M切线垂直线与X轴的夹角；R₁—蛋壳第一曲率半径、R₂—蛋壳第二曲率半径，R₁、R₂分别由下式获得：

式中：y′—蛋形仿生耐压壳体截面外曲线一阶导；y″—蛋形仿生耐压壳体截面外曲线二阶导；

所述蛋形耐压壳满足旋转壳体物理方程：

式中：E—蛋形仿生耐压壳体材料弹性模量；t—蛋形仿生耐压壳体厚度；μ—蛋形仿生耐压壳体材料泊松比；N₁—单元M沿x方向的受力、N₂—单元M沿y方向的受力，N₁、N₂分别由下式获得：

式中：P—蛋形仿生耐压壳体外部所受均布压力；

所述蛋形耐压壳单元平衡微分方程通解如下式：

式中：u—单元M沿y方向的位移量；w—单元M沿z方向的位移量；

所述蛋形耐压壳在X-Y平面上某点沿Y方向的变形量由下式获得：

所述环形加强肋所受压力由下式获得：

式中：P_r—环形加强肋外部所受均布压力；b—第一环形加强肋宽度；F₁—交接处第一蛋形耐压壳与环形加强肋之间的作用力；F₂—交接处第二蛋形耐压壳与环形加强肋之间的作用力；P—多蛋形耐压壳体外部所受均布压力；α—第一蛋形耐压壳与第二蛋形耐压壳的交接角；

所述环形加强肋径向位移量由下式获得：

式中：δ_r—环形加强肋径向位移量；r—环形加强肋内径；R—环形加强肋外径。

2.根据权利要求1所述的多蛋形仿生耐压壳体交接设计方法，其特征在于，所述多蛋形仿生耐压壳体包括三个蛋形耐压壳和两个环形加强肋，在第一交接处，第一蛋形耐压壳与第一环形加强肋之间的作用力第二蛋形耐压壳与第一环形加强肋之间的作用力在第二交接处，第二蛋形耐压壳与第二环形加强肋之间的作用力第三蛋形耐压壳与第二环形加强肋之间的作用力其中，α—第一蛋形耐压壳与第二蛋形耐压壳的交接角，γ—第二蛋形耐压壳与第三蛋形耐压壳的交接角，|E|—蛋形耐压壳交接点与旋转轴之间的距离，|F|—第二蛋形耐压壳两端交接点之间的距离。