[发明专利]一种通过机械加压设计深海压力模拟装置的方法

说明书

本发明涉及一种通过机械加压设计深海压力模拟装置的方法，该方法包括以下步骤：(S‑1)建模：在仿真软件ANSYS中建立深海压力模拟装置的模型，该模型包括耐压装置、与所述耐压装置连接的支撑部、以及与所述耐压装置连接的底座；(S‑2)逐步加压和拓扑优化：在步骤(S‑1)建立的模型上，通过所述支撑部向耐压装置施加模拟压力，通过底座对所述耐压装置进行固定约束；在优化过程中，对所述耐压装置施加模拟压力，对耐压装置进行拓扑优化，然后增加模拟压力，再次进行拓扑优化，依次类推至模拟压力为设计压力，拓扑优化得到所述深海压力模拟装置。与现有技术相比，本发明具有设计快捷方便、准确度高等优点。

技术领域

本发明属于模拟深海压力的设计仿真领域，尤其是涉及一种通过机械加压设计深海压力模拟装置的方法。

背景技术

海洋约占地球表面积的71％，蕴藏着极其丰富的海底资源，包括石油、天然气、各种矿物质等，人口和经济增长带来的是对资源需求的持续增加，面对陆上和沿海资源逐渐枯竭的局面，世界必然将未来发展重心聚焦于深海领域，向深海发展已成必然趋势。

在装备开发的关键技术领域，我国的产品仍然不能满足需求，关键配套系统和设备基本被国外垄断。所以尽快研究提出保障海洋强国建设的重大专项工程，强力推动海洋领域基础性、前瞻性、关键性技术研发，快速提升和拓展走向深远海能力变得尤为重要。

对海洋资源的开发离不开各种机械测试设备，在下潜深度一再突破的今天，人类已经将探索脚步，深度一再突破，人类已经将探索脚步迈至7000m的黑暗世界，甚至更深。随着对水下作业研究的不断深入，人类对深海作业设备的安全性和可靠性提出了更高的要求。深海作业设备在研发过程中，必不可少的一步就是要经过不同指标的压力试验。海水深度每增加10m，相应的压强就要随之增加约0.1MPa，海洋环境复杂，海水越深，越难测试。

对于应用于深水环境中的液压系统,必须考虑水压对系统的影响,否则液压系统便不能正常工作，目前对海水液压元件的试验方法多采用将所有被测元件安装在实验装置上，并将其送到预定海洋深度进行试验，这种试验方法不仅受到众多因素的限制，如供电问题、试验装置重量等问题，并且成本较高、试验复杂，由于海底存在众多不确定因素，也降低了试验的安全性，严重影响海水液压元件的真实性能评价的准确性。为此，科技工作者也取了各种模拟方法，传统的做法是将液压控制元件与执行器置于一个能承受水压的压力容器中，这种方式会带来系统笨重、结构复杂和特殊动密封等一系列问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的准确性较差、设计过程复杂的缺陷而提供一种通过机械加压设计深海压力模拟装置的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种通过机械加压设计深海压力模拟装置的方法，该方法包括以下步骤：

(S-1)建模：在仿真软件ANSYS中建立深海压力模拟装置的模型，该模型包括耐压装置、与所述耐压装置连接的支撑部、以及与所述耐压装置连接的底座；

(S-2)逐步加压和拓扑优化：在步骤(S-1)建立的模型上，通过所述支撑部向耐压装置施加模拟压力，通过底座对所述耐压装置进行固定约束；在优化过程中，对所述耐压装置施加模拟压力，对耐压装置进行拓扑优化，然后增加模拟压力，再次进行拓扑优化，依次类推至模拟压力为设计压力，拓扑优化得到所述深海压力模拟装置。

进一步地，步骤(S-1)中，所述耐压装置包括壳体和设于所述壳体内的内部实体。

进一步地，所述壳体和内部实体均为球形，所述内部实体的直径、壳体的内部空腔的直径和壳体的厚度比例关系为250～270：210～230：15～25，优选为260:220:20。

进一步地，所述支撑部为圆台形结构并且该圆台形结构的大端贴合连接于所述耐压装置表面。