張建，王緯波，高杰，王明祿，唐文獻(xiàn)，吳文偉

（1中國(guó)船舶科學(xué)研究中心，江蘇無(wú)錫214082；2江蘇科技大學(xué)，江蘇鎮(zhèn)江212003）

深水耐壓殼仿生設(shè)計(jì)與分析

張建1，2，王緯波1，高杰2，王明祿2，唐文獻(xiàn)2，吳文偉1

（1中國(guó)船舶科學(xué)研究中心，江蘇無(wú)錫214082；2江蘇科技大學(xué)，江蘇鎮(zhèn)江212003）

文章研究了千米水深蛋殼仿生耐壓殼的設(shè)計(jì)理論與分析方法，首先采用Upadhyaya方程、N-R方程，分別建立了雞蛋殼、鵝蛋殼形狀函數(shù)；其次，設(shè)計(jì)了6 km水深雞蛋殼、鵝蛋殼仿生耐壓殼，并基于解析法和數(shù)值法，對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性研究；最后，建立了球形、拋物線形、柱形、橢球形等4種典型耐壓殼的數(shù)值模型，與仿生耐壓殼作對(duì)比分析。結(jié)果表明：解析法和數(shù)值法所得的經(jīng)向應(yīng)力、緯向應(yīng)力、臨界屈曲應(yīng)力吻合良好，鵝蛋殼仿生耐壓殼的強(qiáng)度和穩(wěn)定性優(yōu)于雞蛋殼仿生耐壓殼，具有較好的耐壓特性；球形耐壓殼儲(chǔ)備浮力能力最優(yōu)，鵝蛋形、雞蛋形、柱形、橢球形、拋物線形耐壓殼的儲(chǔ)備浮力能力分別是球的87%、82%、68%、67%、66%；從儲(chǔ)備浮力、殼內(nèi)空間利用率、流線型、乘員舒適性等方面綜合比較可知，鵝蛋殼仿生耐壓殼可為深水耐壓殼設(shè)計(jì)提供有效參考。

深水耐壓殼；雞蛋殼；鵝蛋殼；仿生設(shè)計(jì)

Key words:deepwater pressure hull;chicken eggshell;goose eggshell;bionic design

0 引言

人類開發(fā)海洋的速度不斷加快，從近海到遠(yuǎn)海深度不斷增加。各種作業(yè)目的的潛水器種類繁多，發(fā)展迅速，主要應(yīng)用于石油勘探與開發(fā)、科學(xué)研究、礦物資源開采、軍事探測(cè)和打撈等方面。作為潛水器浮力的主要提供者，耐壓殼組成一個(gè)水密空間，保證在下潛過(guò)程中內(nèi)部具有相對(duì)恒定的壓力，耐壓殼重量占潛水器總重量的1/4-1/2[1]。耐壓設(shè)計(jì)需要考慮浮力系數(shù)（重量與排水量比值）、殼內(nèi)空間利用率、水動(dòng)力學(xué)特性、乘員舒適性等因素[2-3]。

現(xiàn)役耐壓殼可分為球形結(jié)構(gòu)、柱形結(jié)構(gòu)以及橢球結(jié)構(gòu)。其中，球形殼具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、浮力系數(shù)低、材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)，但空間利用率低、水動(dòng)力學(xué)特性差，在深水潛水器中廣泛應(yīng)用；柱形殼具有加工容易、空間利用率高、水動(dòng)力學(xué)特性好等特點(diǎn)，但浮力系數(shù)大、材料利用率低、彎曲應(yīng)力高，且需要內(nèi)部加強(qiáng)，一般應(yīng)用于潛水潛水器；橢球殼則是球形殼和柱形殼的折中方案。此外，耐壓殼還包括具有良好水動(dòng)力學(xué)特性的水滴結(jié)構(gòu)，以及具有較強(qiáng)耐壓特性的環(huán)形結(jié)構(gòu)，但均嚴(yán)重犧牲了耐壓殼的其它性能，沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用[4-8]。

自然界生物不斷進(jìn)化，殼類結(jié)構(gòu)具有良好的耐壓特性，滿足生物生存需求，如蛋殼、頭顱、貝殼、螺殼等。其中，蛋殼是一種滿足正高斯曲線的多焦點(diǎn)、回轉(zhuǎn)型薄壁結(jié)構(gòu)，具有良好的重量/強(qiáng)度比、跨距/厚度比、美學(xué)特性以及合理的材料分布。蛋殼滿足圓頂原理，無(wú)需額外加強(qiáng)支撐，利用最少材料就可以獲得足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，是一種優(yōu)異的仿生模型，建筑領(lǐng)域廣泛采用蛋殼形仿生結(jié)構(gòu)。在均布?jí)毫ψ饔孟?，蛋殼可通過(guò)面內(nèi)壓力抵抗外載荷，此時(shí)殼體表現(xiàn)出超強(qiáng)的耐壓特性。耐壓殼是承受靜水壓力的薄殼結(jié)構(gòu)，要求其具有良好的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、儲(chǔ)備浮力能力、水動(dòng)力學(xué)特性、殼內(nèi)空間利用率以及乘員舒適性。顯然，蛋殼可為深海耐壓殼設(shè)計(jì)提供有效的生物信息[9-11]。

為此，本文根據(jù)雞蛋殼、鵝蛋殼的生物學(xué)特性，建立其形狀分布函數(shù)；以此為信息源，分別設(shè)計(jì)了雞蛋殼、鵝蛋殼仿生耐壓殼結(jié)構(gòu)，并建立了這兩種結(jié)構(gòu)的解析模型和數(shù)值模型，研究其強(qiáng)度和穩(wěn)定性；同時(shí)，建立了球形、橢球形、拋物線形、柱形等4種典型耐壓殼的數(shù)值模型，與仿生耐壓殼性能作對(duì)比分析。

1 蛋殼仿生耐壓殼設(shè)計(jì)及解析模型推導(dǎo)

根據(jù)雞蛋殼、鵝蛋殼的生物學(xué)特性，設(shè)計(jì)蛋殼仿生耐壓殼結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)其強(qiáng)度和彈性屈曲方程。

1.1 仿生耐壓殼設(shè)計(jì)

以雞蛋蛋殼為生物原型，進(jìn)行6 km水深耐壓殼設(shè)計(jì)，根據(jù)CCS《潛水系統(tǒng)和潛水器入級(jí)與建造規(guī)范》，計(jì)算載荷取98 MPa。雞蛋殼為軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)薄殼結(jié)構(gòu)，子午面曲線方程采用Upadhyaya方程[12]表述（（1）式），該方程的系數(shù)由姜松、崔志平對(duì)300枚雞蛋進(jìn)行幾何參數(shù)測(cè)試并取均值獲取[13]，其中，長(zhǎng)軸2a、短軸2b、蛋形角θ的均值分別為58.35 mm、43.74 mm、10°，蛋殼厚度t的均值為0.35 mm。根據(jù)雞蛋的生物學(xué)信息，設(shè)計(jì)出的雞蛋殼仿生耐壓殼（圖1），其截面參數(shù)為：長(zhǎng)軸2.42 m、短軸1.84 m、蛋形角10°、厚度75 mm；材料選取鈦合金Ti-6Al-4V（TC4），其力學(xué)參數(shù)為：彈性模量E=110 GPa，泊松比μ=0.3，屈服強(qiáng)度σy=830 MPa，密度ρ=4.5 g/cm3。

圖1 2種蛋殼仿生耐壓殼母線對(duì)比圖Fig.1 Comparison between two bus lines of bionic pressure hulls

同理，以鵝蛋蛋殼為生物原型，進(jìn)行6km水深耐壓殼設(shè)計(jì)，計(jì)算載荷取98 MPa。鵝蛋殼也為軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)薄殼結(jié)構(gòu)，子午面曲線方程采用N-R方程表述[14]（（2）式），設(shè)計(jì)出仿生耐壓殼與雞蛋殼仿生耐壓殼體積相等，其截面參數(shù)為：長(zhǎng)軸2.453 m、短軸1.836 m、厚度75 mm，材料仍然為鈦合金Ti-6Al-4V（TC4），如圖1所示。

1.2 仿生耐壓殼強(qiáng)度及穩(wěn)定性的解析模型

兩種蛋殼仿生耐壓殼均為軸對(duì)稱薄殼結(jié)構(gòu)，故采用薄殼理論[15]進(jìn)行理論推導(dǎo)，首先推導(dǎo)雞蛋殼仿生耐壓殼的強(qiáng)度及穩(wěn)定性方程（圖2），由（1）式可得（3）式。

圖2 雞蛋殼子午線示意圖Fig.2 Schematic of the chicken eggshell meridian

該曲線關(guān)于x軸對(duì)稱，故取y為正，對(duì)其分別求一階、二階導(dǎo)函數(shù)：

如圖2所示，直角三角形MNP中存在如下三角函數(shù)關(guān)系：

由勾股定理可得第二曲率半徑（（7）式），運(yùn)用弧微分方程得第一曲率半徑（（8）式）：

根據(jù)微體平衡方程，可以推得雞蛋殼的經(jīng)向應(yīng)力δφ和緯向應(yīng)力δθ：

其中：p為仿生耐壓殼所受外壓力，t為仿生耐壓殼厚度。

雞蛋殼仿生耐壓殼的屈曲臨界應(yīng)力，采用Mushtri方程[16]求得：

其中：t為厚度，R1，R2為殼上主要曲率半徑的平均值。

同理，可推導(dǎo)鵝蛋殼仿生耐壓殼的經(jīng)向應(yīng)力和緯向應(yīng)力及屈曲臨界應(yīng)力，對(duì)鵝蛋的方程（2）分別求y的一階，二階導(dǎo)函數(shù)：

其余計(jì)算過(guò)程與（6）式—（11）式相同。

2 耐壓殼數(shù)值模型

2.1 蛋殼仿生耐壓殼數(shù)值模型

采用pro/e軟件，進(jìn)行三維CAD建模，并抽取中面，采用ANSA前處理軟件，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格的劃分形式參照的是網(wǎng)球畫法，將殼體等分成6塊，單元類型為線性四邊形單元S4，雞蛋殼仿生耐壓殼共6 534個(gè)單元、7 866個(gè)節(jié)點(diǎn)；鵝蛋殼仿生耐壓殼共6 654個(gè)單元、7 965個(gè)節(jié)點(diǎn)。計(jì)算載荷以均布?jí)毫π问绞┘釉谀蛪簹け砻?；理論上是耐壓殼不受任何約束，為了消除模型的剛性位移，選擇三個(gè)點(diǎn)限制其六個(gè)方向位移。所求得各約束反力接近0，說(shuō)明所施加的約束為虛約束，僅限制了模型的剛體位移。定義2種工況進(jìn)行分析：（1）線性準(zhǔn)靜態(tài)分析；（2）線性屈曲分析。采用ABAQUS/Standard對(duì)該模型（圖3）進(jìn)行求解計(jì)算，最后，運(yùn)用ABAQUS/Viewer進(jìn)行后處理。

圖3 仿生耐壓殼數(shù)值模型Fig.3 Numerical models of bionic pressure hulls

2.2 4種典型耐壓殼數(shù)值模型

為了驗(yàn)證蛋殼仿生耐壓殼的有效性，參考CCS《潛水系統(tǒng)和潛水器入級(jí)與建造規(guī)范》規(guī)范和相關(guān)論文資料，分別設(shè)計(jì)了球形耐壓殼[17]、拋物線性耐壓殼[18]、橢球形耐壓殼[18]、柱形耐壓殼[19]等4種典型結(jié)構(gòu)（圖4、表2），其材料均為鈦合金Ti-6Al-4V（TC4）。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，滿足如下條件：（1）耐壓殼最大等效應(yīng)力≤0.79σy；（2）彈性屈曲特征值≥3.00；（3）耐壓殼內(nèi)部體積為4.2 m3。在此基礎(chǔ)上，分別建立了球形耐壓殼、拋物線形耐壓殼、橢球形耐壓殼、柱形耐壓殼的數(shù)值模型，如圖4、表1所示，其離散思想、邊界條件、載荷、分析工況、求解過(guò)程和結(jié)果分析方法均與蛋殼仿生耐壓殼一致。

圖4 4種典型耐壓殼數(shù)值模型Fig.4 Numerical models of the four classical pressure hulls

表1 4種典型耐壓殼結(jié)構(gòu)及模型參數(shù)Tab.1 Structure and model parameters of the four classical pressure hulls

3 結(jié)果分析與討論

由解析法和數(shù)值法，均可計(jì)算出雞蛋殼仿生耐壓殼的經(jīng)向應(yīng)力、緯向應(yīng)力，在其危險(xiǎn)區(qū)域依次取10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行比較分析，如圖5（1）所示，可見，兩種方法所得的緯向應(yīng)力結(jié)果基本一樣，經(jīng)向應(yīng)力結(jié)果具有良好的一致性，最大誤差為3.2%，證明雞蛋殼仿生耐壓殼強(qiáng)度分析模型是正確的；由解析法計(jì)算所得的雞蛋殼仿生耐壓殼屈曲應(yīng)力為357.00 MPa，數(shù)值法計(jì)算所得的屈曲應(yīng)力為341.04 MPa，兩者相差4.4%，證明雞蛋殼仿生耐壓殼屈曲分析模型是正確的。

兩種方法計(jì)算所得的鵝蛋殼仿生耐壓殼的經(jīng)向應(yīng)力、緯向應(yīng)力如圖5（2）所示，解析法和數(shù)值法所得的經(jīng)向應(yīng)力結(jié)果基本一樣，緯向應(yīng)力結(jié)果具有良好的一致性，最大誤差為2.7%，證明鵝蛋殼仿生耐壓殼強(qiáng)度分析模型是正確的；由解析法計(jì)算所得的雞蛋殼仿生耐壓殼屈曲應(yīng)力為433.00 MPa，數(shù)值法計(jì)算所得的屈曲應(yīng)力為418.46 MPa，兩者相差3.5%，證明鵝蛋殼仿生耐壓殼屈曲分析模型是正確的。

此外，球形耐壓殼、橢球形耐壓殼、柱形耐壓殼、拋物線形耐壓殼的數(shù)值建模方法與蛋殼仿生耐壓殼一致，因此，也可以認(rèn)為這4種典型耐壓殼的數(shù)值計(jì)算結(jié)果是正確的。

圖5 仿生耐壓殼理論計(jì)算與數(shù)值分析結(jié)果比較Fig.5 Comparison between theoretical and numerical results of bionic pressure hulls

3.1 蛋殼仿生耐壓殼的強(qiáng)度和穩(wěn)定性分析

圖6和圖7為雞蛋殼和鵝蛋殼仿生耐壓殼應(yīng)力和屈曲分析結(jié)果，其中圖6（2）和圖7（2）分別為沿著蛋殼子午線從小端到大端的應(yīng)力曲線。由圖可知，由于蛋殼為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，仿生耐壓殼應(yīng)力分布在繞著蛋殼長(zhǎng)軸呈現(xiàn)高度對(duì)稱性，仿生耐壓殼應(yīng)力從小端到大端先逐漸增大再逐漸減小，最小應(yīng)力位于小端；蛋殼腰部位置應(yīng)力較大，為結(jié)構(gòu)薄弱區(qū)域，該處恰好為雛雞和雛鵝破殼位置，現(xiàn)有研究表明，若禽蛋胚胎頭部遠(yuǎn)離蛋殼腰部，雛禽很難破殼而出，孵化率大大降低[20]，與數(shù)值結(jié)果相互佐證。在進(jìn)行蛋殼仿生耐壓殼設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)優(yōu)化蛋殼厚分布、曲率半徑或者采取加肋設(shè)計(jì)等方式來(lái)提高該處強(qiáng)度。

圖6 雞蛋殼仿生耐壓殼應(yīng)力及屈曲分布Fig.6 Stress and buckling distributions for the chicken pressure hull

由圖6、圖7可知，雞蛋殼仿生耐壓殼最大應(yīng)力靠近蛋殼大端，鵝蛋殼仿生耐壓殼最大應(yīng)力則靠近蛋殼小端，雞蛋殼仿生耐壓殼所受最大應(yīng)力比鵝蛋殼仿生耐壓殼所受最大應(yīng)力高7.4%；雞蛋殼仿生耐壓殼最大最小應(yīng)力差值比鵝蛋殼仿生耐壓殼高14.2%，說(shuō)明鵝蛋殼仿生耐壓殼的應(yīng)力分布均勻性更好；可見，鵝蛋殼仿生耐壓殼的強(qiáng)度特性優(yōu)于雞蛋殼仿生耐壓殼。如圖6（3）、圖7（3）所示，雞蛋殼仿生耐壓殼的1階屈曲特征值為3.49，具有波浪形失穩(wěn)形態(tài)，失穩(wěn)位置在腰部區(qū)域，波峰數(shù)n為4；鵝蛋殼仿生耐壓殼的1階屈曲特征值為4.27，也具有波浪形失穩(wěn)形態(tài)，失穩(wěn)位置仍然在腰部區(qū)域，波峰數(shù)n為5；鵝蛋殼仿生耐壓殼的臨界屈曲應(yīng)力比雞蛋殼仿生耐壓殼高22.3%，證明鵝蛋殼仿生耐壓殼穩(wěn)定性也比雞蛋殼仿生耐壓殼好。綜上所述，鵝蛋殼仿生耐壓殼強(qiáng)度和穩(wěn)定性優(yōu)于雞蛋殼仿生耐壓殼，具有較好的耐壓特性。

圖7 鵝蛋殼仿生耐壓殼應(yīng)力及屈曲分布Fig.7 Stress and buckling distributions for the goose pressure hull

3.2 仿生耐壓殼與4種典型耐壓殼比較分析

圖8為4種典型耐壓殼的應(yīng)力及屈曲分析結(jié)果。如圖8所示，由于球形耐壓殼為等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，應(yīng)力分布均勻性最好，在每一處基本相等，最大最小應(yīng)力相差0.4%,平均應(yīng)力與球形薄殼結(jié)構(gòu)的理論值相差0.76%[21]。拋物線形耐壓殼、橢球形耐壓殼應(yīng)力分布趨勢(shì)與蛋殼仿生耐壓殼類似，即應(yīng)力從中部向兩側(cè)遞減；由于結(jié)構(gòu)兩端也是對(duì)稱的，應(yīng)力分布在長(zhǎng)軸方向也具有對(duì)稱性，最大應(yīng)力位于中間其對(duì)稱部位，最小應(yīng)力位于其兩端。柱形耐壓殼兩半球形端所受應(yīng)力最小，向柱形和半球接頭處區(qū)域應(yīng)力遞增，柱形區(qū)域應(yīng)力基本相等。球形耐壓殼的屈曲特征值為7.5，屈曲特性成完全對(duì)稱分布；拋物線形和柱形耐壓殼屈曲特征值均為3.00，屈曲特性為沿著長(zhǎng)軸方向半波分布的總體失穩(wěn)（m=1）；橢球形耐壓殼特征值3.47，波峰數(shù)n為4，屈曲特性和蛋殼仿生耐壓殼類似。

為了考察仿生耐壓殼的有效性，從浮力系數(shù)、殼內(nèi)空間利用率、流線型、舒適性等4個(gè)方面，進(jìn)行仿生耐壓殼與典型耐壓殼對(duì)比分析，這些耐壓殼同時(shí)滿足如下條件：（1）耐壓殼最大等效應(yīng)力≤0.79σy；（2）彈性屈曲特征值≥3.00；（3）耐壓殼內(nèi)部體積為4.2 m3。結(jié)果如表2所示，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于雞蛋形、鵝蛋形、球形、橢球形耐壓殼，需要重點(diǎn)關(guān)注其強(qiáng)度特性，而對(duì)于拋物線形、柱形耐壓殼，則需要重點(diǎn)關(guān)注其穩(wěn)定性；球形耐壓殼浮力系數(shù)最小，儲(chǔ)備浮力能力最優(yōu)，其次是鵝蛋形、雞蛋形、柱形、橢球形、拋物線形耐壓殼，其儲(chǔ)備浮力能力分別是球的87%、82%、68%、67%和66%；從浮力系數(shù)、殼內(nèi)空間利用率、流線型、舒適性方面綜合比較可知，鵝蛋形仿生耐壓殼是千米水深耐壓設(shè)計(jì)的有效選擇。

圖8 4種典型耐壓殼的應(yīng)力及屈曲結(jié)果Fig.8 Stress and buckling results for the four classical pressure hulls

表2 仿生耐壓殼與4種典型耐壓殼性能比較Tab.2 Comparision between bionic pressure hulls and four classical pressure hulls

4 結(jié)論

（1）根據(jù)雞蛋殼、鵝蛋殼的生物學(xué)特性，設(shè)計(jì)了雞蛋殼、鵝蛋殼仿生耐壓殼結(jié)構(gòu)，并分別建立了這兩種結(jié)構(gòu)的解析模型和數(shù)值模型，研究其強(qiáng)度和穩(wěn)定性；解析法和數(shù)值法所得的經(jīng)向應(yīng)力、緯向應(yīng)力和臨界屈曲應(yīng)力基本吻合，證明雞蛋殼、鵝蛋殼仿生耐壓殼強(qiáng)度和屈曲分析模型是正確的。

（2）仿生耐壓殼應(yīng)力分布在繞著蛋殼長(zhǎng)軸呈現(xiàn)高度對(duì)稱性，仿生耐壓殼應(yīng)力從小端到大端先逐漸增大再逐漸減小，最小應(yīng)力位于小端；蛋殼腰部位置應(yīng)力較大，為結(jié)構(gòu)薄弱區(qū)域，該處恰好為雛雞和雛鵝破殼位置，在進(jìn)行蛋殼仿生耐壓殼設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)優(yōu)化蛋殼厚、曲率半徑或者采取加肋設(shè)計(jì)等方式來(lái)提高該處強(qiáng)度。

（3）雞蛋仿生耐壓殼所受最大應(yīng)力比鵝蛋仿生耐壓殼所受最大應(yīng)力高7.4%，雞蛋殼仿生耐壓殼最大最小應(yīng)力差值比鵝蛋殼仿生耐壓殼高14.2%，鵝蛋仿生耐壓殼的臨界屈曲應(yīng)力比雞蛋仿生耐壓殼高22.3%，鵝蛋殼仿生耐壓殼強(qiáng)度和穩(wěn)定性優(yōu)于雞蛋殼仿生耐壓殼，具有較好的耐壓特性。

（4）對(duì)于雞蛋形、鵝蛋形、球形和橢球形耐壓殼，需要重點(diǎn)關(guān)注強(qiáng)度特性，而對(duì)于拋物線形、柱形耐壓殼，則需要重點(diǎn)關(guān)注穩(wěn)定性；球形耐壓殼浮力系數(shù)最小，儲(chǔ)備浮力能力最優(yōu)，鵝蛋形、雞蛋形、柱形、橢球形、拋物線形耐壓殼的儲(chǔ)備浮力能力分別是球的87%、82%、68%、67%和66%；綜合比較可知，鵝蛋殼仿生耐壓殼可為千米水深耐壓設(shè)計(jì)提供有效參考。

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Bionic design and analysis of deepwater pressure hull

ZHANG Jian1,2,WANG Wei-bo1,GAO Jie2,WANG Ming-lu2,TANG Wen-xian2,WU Wen-wei1
(1.China Ship Scientific Research Center,Wuxi 214082,China;2.Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003,China)

The design theory and analysis method of kilometer water-depth bionic pressure hull for eggshell were presented.Shape function for chicken eggshell and goose eggshells was proposed,using Upadhyaya equation and N-R equation,respectively.Secondly,bionic pressure hulls of the chicken eggshell and goose eggshell with the water depth of 6 km were designed,and strength and stability of the two hulls were investigated based on analytical method and numerical method.Finally,numerical models of four classical pressure hulls,including spherical hull,parabolic hull,cylindrical hull and ellipsoidal hull,were employed for comparison with the two bionic pressure hulls.The results showed that,meridional stress,zonal stresses and critical buckling stresses from the numerical method agreed well with the analytical method.The goose pressure hull has perfect pressure resistance,whose strength and stability were better than the chicken pressure hull.Spherical pressure hull has the most buoyancy reserve capacity.Buoyancy reserve capacity for goose pressure hull,chicken pressure hull,cylindrical pressure hull,ellipsoidal pressure hull,parabolic pressure hull was respectively 87%,82%,68%,67%,66%of the spherical pressure hull.Goose pressure hull could provide effective guide for the design of deepwater pressure hull,considering buoyancy reserve, interior layout and hydrodynamics.

U661.4TE58

A

10.3969/j.issn.1007-7294.2015.11.009

1007-7294（2015）11-1360-08

2015-07-31

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51205173）；江蘇省基礎(chǔ)研究計(jì)劃（自然科學(xué)基金）—青年基金項(xiàng)目（BK20150469）

張建（1984-），男，博士后，E-mail：zhjian127@163.com；

王緯波（1969-），男，研究員。