空气加压氧舱为重要的医疗设备,大型加压氧舱的应用越来越多。目前,氧舱在结构设计方面引入了压力容器设计方法,而轻量化设计是大型加压氧舱的主要趋势。本文以大型空气加压氧舱为对象,采用不同的数值分析方法,对结构进行承载能力研究和轻量化设计。本文主要工作和结论如下:(1)应用有限元法对结构进行应力分析,并基于应力分类法进行强度评定,发现结构上矩形大开孔处应力不满足强度要求,而远离大开孔处的壳体仍有较多的强度裕量。(2)应用有限元极限载荷法对氧舱结构进行极限分析,计算极限载荷,发现若允许局部塑性流动和应力重分布,结构的承载能力提高,并且在极限载荷作用下壳体刚发生屈服,证明可以通过减小壳体的厚度实现轻量化,最终计算发现壳体减薄至5.7mm的结构仍满足强度要求。(3)采用材料真实的应力应变关系并应用弹塑性分析法对中心矩形大开孔局部结构进行了承载能力研究,发现平板中心矩形大开孔结构的高应力区分布在圆弧过渡处,并且设计工况下局部结构无需补强,与应力分类法所得结论不同。(4)采用有限元法,研究了强度补强方法与补强效果,发现结构上的应力主要是弯曲应力;和圆筒体开孔结构不同,平板补强圈补强没有明显效果,甚至适得其反;而由于增加了结构的弯曲刚度,厚壁管补强和加强筋补强都能有效降低开孔接管与平板连接处的应力集中,特别是当加强筋平行于短边并靠近开孔拐角布置时,补强效果最显著。