深海钛合金耐压结构蠕变特性探索研究

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1、分类号：U661.42密级：公开UDC：629.5编号：S2015-702-11中国舰船研究院硕士学位论文深海钛合金耐压结构蠕变特性探索研究作作者者：屈平指导老师：司马灿研究员张爱锋高级工程师学科专业：船舶与海洋结构物设计制造中国船舶科学研究中心二〇一五年三月分类号U661.42密级公开UDC629.5编号S2015-702-11硕士学位论文深海钛合金耐压结构蠕变特性探索研究Exploratorystudyofthecreepcharacteristicfortitaniumdeep-seapressureshell指导教师姓名：司马灿职称：研究员张爱锋职称：高级

2、工程师学位申请人姓名：屈平申请学位级别：工学硕士专业名称：船舶与海洋结构物设计制造研究方向：深海装备耐压结构研究论文提交时间：2015年3月培养单位：中国船舶科学研究中心;学位授予单位：中国舰船研究院学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文所有研究工作，均在导师指导下由作者本人独立完成。引用的有关观点、方法、数据和文献已在论文中注明，并与参考文献对应。除论文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的研究成果。对本文研究作出任何贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式注明并表示感谢。学位论文作者签名：日期：2015年4月13日学位论文版权使用授

3、权声明中国舰船研究院和中国船舶科学研究中心有权保存本人呈交的学位论文复印件及电子版，有权向国家有关部门或机构送交论文复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国舰船研究院和中国船舶科学研究中心可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描手段保存或汇编本论文。本学位论文属于：公开☑秘密☐，在年解密后适用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：导师签名：日期：2015年4月13日日期：2015年4月13日中国舰船研究院硕士学位论文摘要耐压结构是潜艇、潜器等得以顺利开展工作的载体和保障，钛合金以其具有高比强度、耐腐

4、蚀、低磁性等诸多优点，在深海耐压结构中替代传统材料有明显的优势。然而，相对于传统的钢制耐压结构，钛合金的蠕变问题不容忽视。本文通过钛丝悬挂拉伸试验、理论推导、数值分析和模型试验等途径，研究了钛合金及钛合金结构的常温蠕变特性，取得了以下主要成果：1、通过常温悬挂拉伸试验，测试不同应力状态下钛合金丝蠕变变形随时间的变化规律，证实了常温蠕变与中高温蠕变的显著差异，选取了适用于钛合金常温蠕变的蠕变本构关系，并拟合蠕变参数，是进行深海耐压结构蠕变计算的前提。2、用数值方法分析了球壳和环肋圆柱壳的蠕变特性，通过系列计算给出了可供参考的蠕变变形和应力重分布特征，着重分析了肋骨形

5、式和截面尺寸对环肋圆柱壳蠕变特性的影响，并初步研究了当模型存在初始几何缺陷或开孔时蠕变对几何缺陷幅值和稳定性的影响。3、基于一般方程，首次给出了环肋圆柱壳结构壳板和肋骨腹板蠕变变形及应力重分布的瞬态解，能够与数值解较好的吻合，为理论分析环肋圆柱壳蠕变特征提供了基础。4、本文设计了一种耐压结构蠕变测试方法，首次开展了钛合金环肋圆柱壳模型外压蠕变试验。首次测得了TC4钛合金耐压结构的压缩蠕变，并与数值计算结果进行对比，初步验证了数值计算的可靠性，为耐压结构蠕变研究提供了新方法。关键词：深海装备；耐压结构；蠕变；钛合金I钛合金深海耐压结构蠕变特性探索研究Abstract

6、Pressurestructureisthecarrierandsafeguardofthesubmarineandsubmersible.Titaniumalloyhasahighstrength,corrosionresistance,lowmagneticandmanyotheradvantagestoreplacetraditionalmaterialsinthedeep-seapressurestructure.However,comparedwiththetraditionalsteelpressurestructures,creepdeformati

7、onoftitaniumalloycan’tbeignored.Thispaperstudythecreeppropertyoftitaniumalloyandtitaniumpressurehullbytitaniumsilkexperimental,theoreticalmethod,FEmethodandmodelexperimental.Obtainthisresults:First,selectcreepconstitutiveequationandfitthecreepparametersbytitaniumwiretensiletestingatro

8、omtem