固体浮力材料应力–吸水率耦合

作者：高博 王芳 姜哲 王景泽 姜磊 唐文燕 崔维成

单位：1.集美大学轮机工程学院2.山东交通学院船舶与港口工程学院3.上海海洋大学工程学院4.浙江省海岸带环境与资源研究重点实验室 西湖大学5.烟台铁中宝钢铁加工有限公司

关键词：浮力材料 扩散系数 吸水率 体应力 有限元分析

分类号：

出版年,卷(期):页码：2023,51(11):2824-2833

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20230367

摘要：

固体浮力材料具有密度低和抗压强度高等性能，是载人/无人深潜器一种重要材料。固体浮力材料在高压下空心玻璃微珠会逐步发生破坏，导致吸水率增加，从而降低潜水器的正浮力，进而影响到载人/无人深潜器的安全性和使用性。浮力材料的吸水率与应力之间存在耦合关系，对浮力材料吸水率的计算造成了困难。本研究以同心球壳单胞为研究对象，通过添加子程序，采用有限元数值分析吸水过程。研究了不同厚度点、不同时间时浮力材料的体应力、吸水率、吸水扩散系数的分布、变化和相互关系；发现吸水率与体应力、扩算系数与体应力存在线性关系。将有限元分析结果与实验数据进行比较，有限元计算结果与实验数据吻合较好，验证了简化模型的有效性。文章可为全海深固体浮力材料设计和应用提供理论指导。

基金项目：

国家自然科学基金(51879157)；上海市科委创新行动计划项目(20dz1206501)；

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参考文献：

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