1、潛水器是探索深海資源的重要工具，深海工作環(huán)境對潛水器結構有很高的耐壓要求，承壓能力的大小決定所能探索海洋的范圍，提高結構承壓極限對國家海洋資源的開發(fā)具有重要意義。為了最大化提高潛水器的承壓極限，材料方面可以選用強度最高的鈦合金，結構方面可以選用承壓最好的球型結構，目前已無法從這兩方面來提高承載極限。本文以厚壁圓筒結構為研究對象，提出一種通過利用殘余應力分布來提高結構的耐壓性能的方法，并通過數(shù)值模擬，分析有益殘余應力的形成和這種分布對結構

2、承載極限的影響。
　　分析圓筒結構特點，比較厚壁圓筒的膨脹方案和回彈方法，選擇通過對內壁加壓來進行膨脹的方案和顯隱式聯(lián)合分析的回彈方法，確定厚壁圓筒二維模型的數(shù)值模擬過程，并在筒內壁形成環(huán)向殘余拉應力，在外壁形成環(huán)向殘余壓應力，這種應力分布為有益的殘余應力分布。建立不同數(shù)值模型，分別研究結構尺寸、材料屬性、膨脹率對該殘余應力分布形成的影響，得出不同因素對殘余應力分布的影響趨勢和如何控制有益殘余應力的形成。從應力應變角度認為，內外壁

3、回彈速度不同是形成這種有益殘余應力分布的本質原因。
　　針對三維厚壁圓筒結構形式，分析了理想狀態(tài)、初始幾何缺陷、非均布殘余應力、初始缺陷和非均布殘余應力復合狀態(tài)下厚壁圓筒的承載極限，并對比分析結果，得到三種初始缺陷對結構承載極限的影響。初始幾何缺陷越大，厚壁圓筒的承載能力降低的程度越大，初始應力缺陷取決于應力分布和應力大小。對比分析了三種均布殘余應力狀態(tài)下結構的承載極限，內壁的環(huán)向殘余拉應力值越大，結構承載極限越高，簡述了整個過程

4、的應力發(fā)展歷程。分析了結構的圓度在膨脹前后的變化，指出膨脹處理有利于減小結構的初始幾何缺陷。
　　基于強化后厚壁圓筒模型承載極限的基礎上，選擇一種測試外壓容器承載極限的結構形式。根據現(xiàn)有的制造條件，參考國內外高壓環(huán)境模擬結構的形式，選擇一種新的結構形式，這種結構形式體積小，便于制造和操作。確定了結構的各項指標，利用有限元方法校核該結構的強度，其壓力承載性能明顯優(yōu)于球型結構。完成了結構的密封系統(tǒng)和疲勞校核，結構的使用壽命完全滿足使用