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第一章　损伤力学在潜艇结构选材及强度分析中的应用1

1.1 概述1

1.2 近代物理的金属变形理论2

1.2.1 材料的微观结构和材料的理论强度2

1.2.2 金属材料晶体格栅中的缺陷及塑性变形的本质3

1.2.3 金属材料强化的机理6

1.3 损伤力学的线性理论和非线性理论7

1.3.1 物体损伤时的线弹性力学理论8

1.3.2 损伤力学的非线性理论17

1.4 损伤力学理论用于潜艇结构设计选材中的考虑23

1.4.1 结构的破坏形式23

1.4.2 韧性破坏与脆性破坏的物理模型及其主要的影响参数24

1.4.3 防断设计中材料与结构的有关特征参数指标的确定与选取26

参考文献32

第二章　潜艇外载荷及其安全系数的确定33

2.1 作用在潜艇耐压壳体上外载荷的量值及其特征33

2.2 常规深度潜艇耐压壳体强度计算载荷的确定35

2.2.1 结构设计中安全储备的处理方法35

2.2.2 影响常规深度潜艇安全储备的因素及其处理方法36

2.2.3 常规深度潜艇安全系数K的确定38

2.3 确定大深度潜艇安全系数K值的基本原则40

2.3.1 合理确定大深度潜艇计算载荷的意义40

2.3.2 影响大深度潜艇安全储备的诸因素分析41

参考文献44

第三章　潜艇耐压圆柱壳的强度与稳定性45

3.1 潜艇耐压圆柱壳的强度45

3.1.1 在静水压力作用下轴对称圆柱壳弯曲的基本微分方程式及其解45

3.1.2 潜艇耐压圆柱壳几个关键部位应力的计算47

3.1.3 肋骨偏心对圆柱壳壳板和肋骨应力的影响48

3.2 潜艇耐压圆柱壳的稳定性53

3.2.1 潜艇耐压圆柱壳稳定性设计计算的基本原理53

3.2.2 计及肋骨影响的潜艇耐压圆柱壳纵剖面的中面力53

3.2.3 横向均匀分布载荷和中面力功的计算55

3.2.4 局部失稳和总体失稳的理论欧拉载荷56

3.2.5 几何修正系数和物理修正系数57

3.2.6 结构实际失稳临界压力及其设计准则58

3.3 潜艇耐压圆柱壳弹塑性失稳的理论计算方法59

3.3.1 潜艇耐压圆柱壳的弹塑性失稳系数59

3.3.2 潜艇耐压圆柱壳小挠度弹塑性失稳临界压力的理论计算方法61

3.3.3 计及初始挠度的潜艇耐压圆柱壳大挠度弹塑性失稳临界压力的理论计算方法67

3.4 半圆环壳型肋骨加强的潜艇耐压圆柱壳的强度与稳定性75

3.4.1 半圆环壳型肋骨75

3.4.2 半圆环壳型肋骨加强的耐压圆柱壳应力与稳定性的简化计算方法76

3.4.3 模型试验验证78

参考文献79

第四章 环肋锥柱结合壳的总体稳定性及其塑性极限分析81

4.1 环肋锥柱结合壳舱段的总体稳定性81

4.2 “相当柱壳”法81

4.3 分区样条等参元法83

4.3.1 单元刚度阵、载荷阵83

4.3.2 区域刚度阵、载荷阵85

4.3.3 结构总刚度阵、载荷阵86

4.3.4 环肋锥—环—柱结合壳的强度和稳定性分析86

4.4 环肋锥柱结合壳舱段总体失稳临界压力的近似简化计算方法87

4.4.1 直母线壳体的定义87

4.4.2 凸锥柱结合壳舱段总体失稳临界压力的近似简化计算方法88

4.4.3 凹锥柱结合壳舱段总体失稳临界压力的近似简化计算方法89

4.4.4 计算结果与试验结果的比较90

4.5 环肋锥柱结合壳与锥锥结合壳转折区的塑性极限分析92

4.5.1 求解薄壳结构极限承载能力问题的能量法93

4.5.2 环肋凸锥柱结合壳转折区的塑性极限分析96

4.5.3 环肋凹锥柱结合壳转折区的塑性极限分析104

4.5.4 环肋锥锥结合壳转折区的塑性极限分析112

参考文献119

第五章 潜艇结构疲劳寿命的估算方法120

5.1 现代潜艇结构的疲劳问题120

5.2 潜艇在不同下潜深度时的当量寿命折算方法121

5.3 潜艇工艺寿命的评估方法123

5.3.1 潜艇工艺寿命的定义123

5.3.2 潜艇工艺寿命的估算方法——局部应力—应变法123

5.4 潜艇使用寿命的评估方法128

5.4.1 潜艇使用寿命的定义128

5.4.2 裂纹扩展寿命的理论计算方法128

5.4.3 应力强度因子变化值的计算129

5.5 提高潜艇结构疲劳寿命的设计和工艺措施132

5.5.1 潜艇结构疲劳损伤产生的原因132

5.5.2 提高潜艇结构疲劳寿命的途径132

5.5.3 改变结构中已存在的拉伸残余应力的工艺措施134

5.5.4 提高结构疲劳使用寿命的超声冲击技术136

参考文献140

第六章 潜艇耐压圆柱壳开孔的设计计算方法142

6.1 圆柱壳开孔问题的基本方程142

6.2 围壁加强的圆柱壳开孔应力集中系数的近似计算方法142

6.2.1 近似简化假定143

6.2.2 变分方程143

6.2.3 基本方程式的解144

6.2.4 待定系数的确定146

6.2.5 围壁加强的圆柱壳开孔应力集中系数的计算150

6.2.6 加强围壁的应力系数的计算151

6.3 围壁加强的球壳开孔应力集中系数的计算方法152

6.3.1 球形扁壳在正交主曲率坐标系中的基本方程152

6.3.2 近似简化假定154

6.3.3 基本方程求解154

6.3.4 待定系数的确定155

6.3.5 应力系数的计算158

6.4 围壁、嵌入厚板组合加强的圆柱壳开孔应力集中系数的近似计算方法159

6.4.1 组合加强圆柱壳开孔的求解159

6.4.2 组合加强的圆柱壳开孔应力集中系数的计算160

6.5 围壁、嵌入厚板组合加强的球壳开孔应力集中系数的近似计算方法166

6.5.1 组合加强球壳开孔的求解166

6.5.2 待定系数的确定167

6.5.3 组合加强的球壳开孔应力集中系数的计算171

6.6 围壁加强的圆形开孔环肋圆柱壳在静水外压下破坏压力的确定172

6.6.1 试验现象与假定173

6.6.2 静力平衡分析173

6.7 双排开孔结构强度的计算176

6.7.1 双排连续开孔孔口应力集中系数计算176

6.7.2 关于孔间平均应力177

6.7.3 双排连续开孔结构承载能力178

6.7.4 关于肋骨应力179

参考文献180

第七章 潜艇耐压液舱181

7.1 实肋板式潜艇耐压液舱结构的静力特性181

7.1.1 潜艇耐压液舱的布置方式与结构形式181

7.1.2 实肋板式耐压液舱结构的静力特性182

7.2 无加强耐压液舱的应力分析183

7.2.1 基本假定与力学模型183

7.2.2 耐压液舱结构的整体求解185

7.2.3 无加强耐压液舱的应力计算192

7.3 无加强耐压液舱的液舱壳板稳定性和耐压船体壳板承载能力分析194

7.3.1 液舱壳板稳定性194

7.3.2 耐压船体壳板承载能力195

7.4 纵骨加强的耐压液舱应力分析198

7.4.1 基本假定与力学模型198

7.4.2 纵骨加强的耐压液舱整体求解198

7.4.3 纵骨加强的耐压液舱应力计算200

7.5 纵骨加强的耐压液舱壳板稳定性和耐压船体壳板承载能力分析204

7.5.1 液舱壳板稳定性204

7.5.2 耐压船体壳板承载能力206

7.6 中间支骨加强的耐压液舱的应力分析206

7.6.1 基本假定与力学模型206

7.6.2 中间支骨加强的耐压液舱整体求解206

7.6.3 中间支骨加强的耐压液舱应力计算211

7.7 中间支骨加强的耐压液舱壳板稳定性和耐压船体壳板承载能力分析213

7.7.1 液舱壳板稳定性213

7.7.2 耐压船体壳板承载能力214

7.8 液舱壳板和耐压船体壳板均采用纵骨加强的耐压液舱214

7.8.1 基本假定与力学模型215

7.8.2 耐压液舱的整体求解215

7.8.3 液舱壳板和耐压船体壳板均采用纵骨加强的耐压液舱应力分析217

7.8.4 液舱壳板和耐压船体壳板均采用纵骨加强的耐压液舱的液舱壳板稳定性和耐压船体壳板承载能力220

7.9 实肋板板格及加强筋稳定性分析220

7.9.1 实肋板板格稳定性220

7.9.2 径向加强筋稳定性223

7.10 耐压液舱端部横舱壁应力分析223

7.10.1 板边缘上的弯曲应力224

7.10.2 径向加强筋自由翼缘上的弯曲应力224

7.10.3 径向加强筋端部剖面腹板上的剪应力224

参考文献225

第八章 潜艇舱壁计算226

8.1 内部球面舱壁的应力分析226

8.1.1 内部球面舱壁的巴泼柯维奇解法226

8.1.2 内部球面舱壁的应力计算237

8.2 内部球面舱壁的稳定性分析240

8.3 端部球面舱壁的应力分析245

8.3.1 回转壳解析法的求解结果245

8.3.2 弹性基础梁的近似求解结果249

8.4 端部球面舱壁的稳定性分析253

参考文献254

第九章 潜艇结构模型试验技术255

9.1 模型设计原理和方法255

9.1.1 潜艇结构模型试验研究的目的255

9.1.2 试验结构模型的相似关系255

9.1.3 模型封头边缘力的影响及处理方法259

9.1.4 整体舱段模型的设计原则和方法262

9.1.5 局部分段模型的设计方法263

9.2 模型静强度试验方法265

9.2.1 试验设备及试验方法265

9.2.2 模型试验应变测量布点方案267

9.2.3 模型初挠度测量方法268

9.3 应变测量技术272

9.3.1 应变测量的基本原理272

9.3.2 应变测量系统274

9.3.3 电阻应变片的粘贴与防潮技术275

9.3.4 应变片的压力效应分析276

9.3.5 应变测量中的数据处理277

9.4 试验结果分析278

9.4.1 结构强度分析比较278

9.4.2 承载能力比较和分析280

9.4.3 波形分析282

9.5 潜艇结构模型外压疲劳试验方法283

9.5.1 试验目的283

9.5.2 系统加载原理283

9.5.3 自动循环加、卸载系统284

9.5.4 模型疲劳裂纹检测方法285

参考文献286

第十章 实船强度测试技术287

10.1 潜艇耐压船体船台液压试验方法287

10.1.1 试水试验的理论依据287

10.1.2 试水试验方法289

10.1.3 贴片方案及应变测量要求291

10.2 实船深潜试验结构安全监测的目的和方法294

10.2.1 深潜试验结构安全监测的目的294

10.2.2 应变和位移测点的布置295

10.2.3 监测系统的组成和要求297

10.3 海洋环境测量及环境温度对应变测量的影响300

10.3.1 深潜试验海洋环境测量300

10.3.2 海洋环境温度对应变测量影响的分析302

10.3.3 导线温度漂移应变实测及比较304

10.3.4 消除环境温度对应变测量干扰的主要措施305

10.4 深潜试验实艇下潜过程中实时监测和安全判断306

10.4.1 结构安全实时分析判断的依据306

10.4.2 安全监测初始平衡“0”位的选择306

10.4.3 试验程序306

10.4.4 实时安全监测和分析判断307

10.5 在役潜艇深潜试验结构安全监测308

10.5.1 对耐压结构进行全船勘验和厚度测量309

10.5.2 耐压船体的安全评估和最大下潜深度的确定309

10.5.3 测点布置方案310

10.5.4 实时安全监测分析310

10.6 声发射技术的基本概念和检测原理312

10.6.1 声发射及声发射源312

10.6.2 凯泽（Kaiser）效应和费利西蒂（Felicity）效应312

10.6.3 声发射波的传播313

10.6.4 弹性波的衰减315

10.6.5 声发射检测的基本原理316

10.6.6 声发射信号的处理和分析317

10.6.7 声发射信号的定位方法319

10.7 声发射检测在潜艇实船试水试验中的应用323

10.7.1 声发射检测系统简介323

10.7.2 潜艇试水试验中的声发射检测324

参考文献330