Design Optimization of Composite Cylindrical Shell Under Hydrostatic Pressure

静水压力 水下 壳体(结构) 结构工程 浮力 材料科学 屈曲 刚度 船体 水压试验 复合数 压力容器 抗弯刚度 机械工程 工程类 复合材料 地质学 机械 物理 海洋学
作者
Ke Shen,Guang Pan,Jun Jiang,Zhun Li
标识
DOI:10.1109/oceanskobe.2018.8559064
摘要

The paper presented an optimization design of filament-wound composites pressure hull subjected to hydrostatic pressure for underwater vehicle application. An Optimization Platform was set up by interworking a genetic algorithm and numerical simulation. A sensitivity analysis was performed to study the effects of design variables on the buckling pressure, material failure pressure and design pressure. Results revealed that the buckling pressure or the material failure pressure would restrict the design pressure of different thickness of pressure shell. Application of composite materials for deep-water pressure shell had more reserve buoyancy, which would result in miniaturizing the size of underwater vehicles. Effects of different type of ring-stiffened configuration were analyzed. Mid-stiffened configuration can enhance stability significantly. End-stiffened configuration can minimize the effect of stiffness mismatch. Results of this study provided a valuable reference for designers of underwater vehicles. The paper suggest that new way of enhancement, such as variable thickness, composites ribs would be used to solve the conflict of buckling pressure and material failure pressure.
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