[发明专利]复合材料球形耐压壳的净浮力稳定设计方法及装置

权利要求书

1.一种复合材料球形耐压壳的净浮力稳定设计方法，其特征是：

对一具有球形耐压壳的潜器，确定所述球形耐压壳的工作特性参数，其中，所述球形耐压壳的工作特性参数包括球壳半径R、工作深度h、工作深度海水密度ρ、校核载荷P_j以及工作载荷P；

配置用于制备球形耐压壳所需的复合材料体系，其中，所配置的复合材料体系包括复合材料的组分、所述复合材料的铺层方案以及所述复合材料的制备工艺；对所配置的复合材料体系，确定基于所配置复合材料体系下复合材料的纤维体积含量V_f、压缩模量E、许用强度σ以及泊松比ν；

确定基于所配置复合材料体系制备的球形耐压壳满足工作水深净浮力稳定的耐压壳厚度t，以及，

基于上述所确定的耐压壳厚度t、许用强度σ以及球壳半径R确定耐压壳的强度失效载荷P_y与屈曲失效载荷P_cr；

对上述确定的强度失效载荷P_y，若P_yP_j，则对上述复合材料体系的制备工艺调整，以更新基于所配置复合材料体系下的复合材料，并确定所更新复合材料的纤维体积含量V_f、压缩模量E、许用强度σ以及泊松比ν，直至基于上述复合材料体系制备的复合材料球形耐压壳满足P_y≥P_j且P_cr≥P_j；

基于满足P_y≥P_j且P_cr≥P_j的复合材料球形耐压壳，确定所述复合材料球形耐压壳的复合材料纤维体积含量V_f以及耐压壳的厚度t。

2.根据权利要求1所述复合材料球形耐压壳的净浮力稳定设计方法，其特征是：所述复合材料包括纤维增强复合材料，所述纤维增强复合材料包括玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。

3.根据权利要求2所述复合材料球形耐压壳的净浮力稳定设计方法，其特征是，

配置的复合材料为纤维增强复合材料时，所配置的铺层方案为[0/±45/90]ns；

对用于制备复合材料球形耐压壳的复合材料体系，基于纤维体积含量V_f、压缩模量E，则有：

其中，E_1f为复合材料内增强纤维的纵向模量，E_m为复合材料内基体的纵向模量，G_12f为复合材料内增强纤维的剪切模量，G_m为复合材料内基体的剪切模量；V_m为复合材料内基体的体积含量。

4.根据权利要求1至3任一项所述复合材料球形耐压壳的净浮力稳定设计方法，其特征是，对用于制备复合材料球形耐压壳的复合材料体系，利用有限元方法进行材料的渐进损伤演化仿真分析评估确定许用强度σ以及泊松比ν。

5.根据权利要求1至3任一项所述复合材料球形耐压壳的净浮力稳定设计方法，其特征是，对耐压壳厚度t，则有：

其中，(Δρ/ρ₀)为密度变化百分比，ρ₀为海水表面密度，Δρ为工作深度海水密度ρ与海水表面密度ρ₀的差值。

6.根据权利要求1至3任一项所述复合材料球形耐压壳的净浮力稳定设计方法，其特征是，对校核载荷P_j，则有：P_j＝1.5×9.8×ρ×h。

7.根据权利要求1至3任一项所述复合材料球形耐压壳的净浮力稳定设计方法，其特征是，对强度失效载荷P_y，则有：

8.根据权利要求1至3任一项所述复合材料球形耐压壳的净浮力稳定设计方法，其特征是，对屈曲失效载荷P_cr，则有：