载人潜器耐压球壳参数化设计与稳定性分析.pdf

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1、第34卷第l期2015年2月海洋技术学报JOURNALOFOCEANTECHNOLOGYV01．34．No．1Feb．2015载人潜器耐压球壳参数化设计与稳定性分析刘峰1，王力丰2，韩端锋1，姚军1(1．哈尔滨工程大学船舶工程学院，黑龙江哈尔滨150001；2．内蒙古航天红峡化工有限公司，内蒙古呼和浩特010010)摘要：载人潜器耐压球壳设计的关键是稳定性分析，在针对CATIA进行了二次开发的基础上，实现了CATIA软件参数化模型与有限元分析软件ABAQuS之间的通信，采用ABAQus中的pvthon语言编程实现了对变参数模型的自动分网，采用惯性释放进行了边界设置，在研究了基于弧长法的

2、稳定性求解方法的基础上．选取MT一1模型进行了稳定性求解方法的有效性验证，最后将参数化设计及稳定性求解方法应用到实际设计中，提高了耐压球壳设计效率。关键词：耐压球壳：参数化设计；弧长法；稳定性分析中图分类号：P715．5文献标志码：A文章编号：1003—2029(2015)01—0032—06载人潜器耐压球壳是载人潜器的关键部件，其结构强度直接关系到载人潜器的总体性能与水下作业安全性【1_3]，因此十分有必要针对耐压球壳的稳定性进行研究。载人潜器耐压球壳具有开孔众多的特点，特别是较大开孑L(如人员出人舱口、观察窗等)的存在使载人潜器耐压球壳的稳定性分析变得更加复杂【4】。耐压球壳的稳定

3、性分析方法主要有：经验公式、有限元法、模型试验等，相比经验公式和模型试验，有限元法是耐压球壳的稳定性研究最直接、有效的方法f5】。大开孑L对于耐压球壳屈曲失稳压力的影响较大，需要对于这些大开孔进行加强设计，而在实际设计过程中，往往需要在众多加强方案中寻找出最佳设计方案，在这种情况下，频繁的修改、建模和分析工作必将导致设计效率的低下，因此十分有必要将参数化设计引入到载人潜器耐压球壳的稳定性研究中。本文围绕着载人潜器耐压球壳展开了研究，在研究了载人潜器耐压球壳稳定性的基础上，实现了载人潜器耐压球壳的参数化设计。1基于VB语言的CATIA二次开发1．1基于vB语言的CATIA二次开发CATI

4、Av5Automation是基于VisualBasic集成开发环境，CATIA提供了宏的录制功能，在CATIA环境中的操作很大一部分可以通过录制宏来获取VBScript脚本代码。这些脚本代码用户指须进行一定的修改就可以运用到VB里，这就大大提高了开发的速度【6]。本文采用自动化对象编程(CATIAV5Automation)进程外访问的方法对CATIA进行二次开发，基本流程如图1：rl宏录制参数化条件分析I+vB编写代码l调试CATlAAPI调试1}VB界面定制l图1CATIA二次开发过程收稿日期：2014—10—20基金项目：教育部科学研究重大项目资助(311034)；国家科技重大专项

5、子课题资助项目(2011zx05027一005)作者简介：刘峰(1982-)，男，博士，讲师，主要研究方向为载人潜器总体设计、潜器耐压结构设计。E—mail：1jufen94338@163．com第1期刘峰，等：载人潜器耐压球壳参数化设计与稳定性分析33首先在cATIA中建立耐压球球壳模型，同时录制宏文件生成所需要的VB脚本代码，在脚本代码的基础上进行修改，修改成能够在cATIA中调试的程序。通过调试，改变设计变量的值是否能够实现模型按照参数的变化，若正确变化，则建模完成。若不满足要求则修改代码。直到能够顺利正确地生成参数化模型未知。最后通过VB语言，编写可视化操作界面实现cATIA的

6、二次开发。1．2基于Python语言的ABAQUS二次开发技术Python语言是一种面向对象的语言。ABAQuS的脚本命令与ABAQuS／CAE核心的相互作用如图2。图2ABAQUS脚本接口与ABAQUS／CAE的通信关系针对CATIA进行二次开发基本上是围绕着models对象进行，models中几乎包含了建模编程需要的所有对象类型。将对象类型编写好的脚本文件提交给ABAQuS的执行过程为：(1)由ABAQUS自带的Python解释器解释脚本语言；(2)调用ABAQus内核执行脚本命令；(3)生成i即输入文件，提交给分析器进行有限元计算；￡。，仪，届，主观察窗座的￡：，￡：，f：，侧观

7、察窗座的L3，￡3，厶，载人潜器耐压球壳参数见图4。超魁垒堕卜匝亟面圃[里固r{!Q里!垒些-!!坐_亟翊羹亟画垂垂画习}l⋯p煎⋯一—1o；h——·；“—+-————————=￡——————--一⋯．叫{secl舣10ale90rl嚣s{一}一匝圈’⋯L』业—J一、兰竺等蚶i匦Ⅲ陋蕊i=LOntalnerL—————j口=s；ngLlralohject—_]Q塑!j图3oh两tmodelpvthon语言结构图∥纠熊绺笪峻(b)主观察窗(c)侧