由于海水的强腐蚀性,工作在海洋中的各种设备都深受腐蚀的侵害。开始呈现为点蚀,随着点蚀的增多,渐渐汇集成局部的腐蚀坑,轻者会造成设备的变形失灵,重者会引起整个机器的突然崩溃,导致重大的危害。潜水艇作为人类探索深海的工具,其安全性让人们格外重视,其载人开孔球形耐压壳在全寿命周期内都暴露在海水、洋流、盐雾、附着性海洋生物等腐蚀性介质中,因而腐蚀是不可避免的。不同于形状缺陷,腐蚀缺陷是一种球壳厚度局部减薄的情况,其可能造成壳体突发性的失稳,影响耐压壳的使用安全性,因此需要对含局部减薄的开孔球壳的承载能力进行评估。本文的研究内容如下:(1)根据工况建立开孔球壳的数值模型。网格的选用以含局部腐蚀缺陷的开孔球形耐压壳屈曲载荷为参考,使用单因素变量法,逐一确定划分方法、网格类型和网格尺寸。在此基础上对腐蚀开孔球形耐压壳进行力学特性分析。结果表明,与未腐蚀开孔球壳相比,全腐蚀的开孔球壳强度下降了30.5%,相比之下局部腐蚀的开孔球壳仅下降了12.6%,说明壁厚的减少,极大的削弱了开孔球壳的强度。非线性屈曲分析中,同样与未腐蚀开孔球壳相比,前者下降了21.8%,后者下降了25.4%,证明了局部腐蚀缺陷对开孔球壳稳定性的影响大于整体腐蚀壁厚降低造成的影响。(2)在局部腐蚀球壳屈曲研究中,将局部坑点腐蚀简化为开孔球壳上的均匀方形减薄。以上文的数值模型作为分析的对象,对多个腐蚀缺陷参数的影响规律进行对比分析,包括腐蚀缺陷形状、位置、面积以及深度,然后通过水压试验验证。结果表明不同形状的缺陷对腐蚀球壳造成的屈曲载荷降低是不同的。而腐蚀深度是影响腐蚀球壳极限承载能力的关键参数,随着球壳腐蚀深度的增加,球壳的屈曲载荷急剧降低。此外,腐蚀球壳的屈曲载荷随着腐蚀范围的增加先急剧降低,而当腐蚀范围超过30°×30°,其屈曲载荷发生变化反而会随着腐蚀范围增大而提高,说明腐蚀球壳的抗压能力存在着阈值。最后,腐蚀位置对于腐蚀球壳极限承载能力的影响不大。比例模型水压试验验证了分析的准确性,然后根据试验结果和数值分析结果寻求理论解析公式来评估腐蚀球壳抗压能力。(3)由于海洋腐蚀造成的局部腐蚀缺陷的多样性,单一的局部腐蚀是不存在的,多数情况是几个大小深度不同的局部腐蚀并存的状况。为此本节主要研究的是多局部腐蚀的力学特性,并将之与单个局部腐蚀进行比较,研究其中的差异。然后探究两种双局部腐蚀缺陷的位置、面积以及深度这些因素对整个开孔球壳承载能力的影响。结果显示:双腐蚀并立球壳对原单个局部腐蚀开孔球壳的整体强度和稳定性都有提升。而双腐蚀叠加球壳使原单个局部腐蚀球壳整体强度和稳定性下降了三分之一,证明了叠加腐蚀的巨大危害。此外,双腐蚀并立球壳会随着距离的接近而使得整体的临界屈曲载荷上升,这种上升的幅度随着主腐蚀缺陷的变化而变化,最大差异可达到10%不可忽视。双腐蚀叠加开孔球壳中,小腐蚀的深度和面积都会影响整体抗压能力,而当小腐蚀与大腐蚀同一中心时承载能力最差。