SCI论文（www.lunwensci.com）
摘要：有机玻璃因为透光性好 、弹性模量低 、密度低等优点被广泛应用于舷窗 、载人潜水器观察窗和水下观光艇等海洋结构物， 有机玻璃结构是水下耐压装备整体安全性的关键部位 。通过概括有机玻璃材料在海洋结构物应用的情况， 总结有机玻璃材料的力 学性能和结构强度研究现状， 包括率敏感性 、粘弹性 、蠕变行为 、短期和长期失效准则等 。进而分析有机玻璃结构设计的标准和 方法， 探讨有机玻璃材料在海洋工程的应用前景 、发展趋势和研究方向， 为基于分析的有机玻璃海洋结构设计提供参考。
关键词 ：有机玻璃,海洋工程,力学性能
Overview of the Application Status and Development Trend of PMMA in Ocean Engineering Structures
Zhao Bingxiong1. 2. Huang Ji1. Chen Zhiming1
( 1. Naval Architecture and Shipping College, Guangdong Ocean University, Zhanjiang, Guangdong 524088. China;
2. School of Marine Engineering, Jimei University, Xiamen, Fujian 361021. China)
Abstract: PPMA is widely used in portholes, manned submersible observation windows, underwater sightseeing vehicles and other ocean
structures because of its good light transmission, low elastic modulus and low density. PMMA structure is the essential part of the underwater
pressure equipment. By summarizing the application of the PMMA materials in ocean engineering structures, the research status of its
mechanical properties and structural strength is summarized, including rate dependent property, viscoelasticity, creep behaviour and failure
criterion. Then the design standard and method for PMMA ocean structure are analyzed . Also, the application prospects, development trend and
research direction of PMMA used for ocean engineering are discussed, which providing reference for the design-by-analysis-methodology for PMMA ocean structures.
Key words: PMMA; ocean engineering; mechanical performance
引言：有机玻璃是一种聚甲基丙烯酸酯高分子材料， 简称 PMMA (Polymethyl Methacrylate) 或 亚 克 力 (Acrylic)， 具有高度透明 、比重小 、质硬 、不易破碎 、强度好等优 点， 而且在破坏前有明显的银纹信号， 在海洋工程潜水 器和舰艇舷窗 、航空航天风挡玻璃和舱盖 、医学增氧舱、 建筑工程水族馆等领域得到了广泛应用 。随着人类对海 洋探索和开发的不断深入， 有机玻璃作为可观察的结构 物在载人潜水器方面应用越来越多 。有机玻璃海洋结构 在提供良好视野的同时， 还需要有足够的强度保障海洋 环境下人身和财产的安全 。应用于航空航天 、建筑和汽 车等领域的有机玻璃材料和结构的研究已经相对成熟， 但应用于水下甚至深海装备的有玻璃结构的安全性能研 究还不够完善 。海洋工程有机玻璃结构厚度较大， 要求 采用一体成形技术， 国内外部分生产制造公司的有机玻 璃， 透光率高于 92%， 相对水密度为 1. 19. 仅为无机玻璃的 1/2. 抗拉 、抗压强度约为 50~77 MPa， 抗弯强度约 为 90~ 130 MPa[ 1]， 具有聚合物明显的黏弹性， 在应力或 温度载荷作用下兼有弹性固体和黏性流体的双重特性 。 在恒定的应力作用下， 该类有机玻璃会发生应变随时间 而增加的蠕变现象; 在恒定的应变情况下， 会发生应力 随时间减小的松弛现象 。 同时， 有机玻璃对应变率和温 度具有较强的率敏感性 。因此有机玻璃结构的材料强度 和结构失效模式需要考虑加载率 、温度 、黏弹性等因素 的影响 。本文通过查阅有关有机玻璃材料和结构的相关 文献， 首先对海洋工程结构物使用有机玻璃材料情况进 行概述， 其次对有机玻璃材料和结构的力学特性研究现 状进行总结， 进而对有机玻璃海洋结构的设计标准和方 法进行分析， 最后对有机玻璃材料在海洋工程领域的应 用和研究方向进行展望。
1 有机玻璃海洋结构物的应用
基于良好的通光性和力学性能， 有机玻璃结构主要用于海洋工程领域的载人潜水器的观察窗 、船舶的舷窗、 水下观光艇和水族馆等结构 。有机玻璃观察窗 (图 1 ) 最早应用于载人潜水器是 1952 年 Piccard 博士研制的载人 潜水器 Trieste 号[2-3] 。随着人类对海洋的不断探索， 有机 玻璃观察窗继续应用于美国 4 500 m/6 500 m 作业水深的 Alvin1/2 号 、全海深 11 000 m 的 Limiting Factor 号， 俄罗 斯 6 000 m 作业水深的 Mir1&2 号， 法国 6 000 m 作业水深 的 Nautile 号， 中国作业水深为 4 500 m 的深海勇士号 、 7 000 m 的蛟龙号， 11 000 m 的奋斗者号等 (表 1) 更多 的深海载人潜水器[4] 。有机玻璃观察窗为水下潜器提供 了良好的视野， 同时保证了结构的安全性， 继而被研 究用于视野更广阔的半球形甚至全通透的水下观光艇 。 1967 年， Will Forman 设计了第一艘全通透的载人潜水艇 KUMUKAHI 号 。在最近十几年， 全通透的水下潜艇陆续 被研制出来并投运商业运营， 如世界知名的水下装备公 司 SEA Magine Hydrospace 生产的 Ocean Pearl and Triumph 号， 荷 兰 U-Boat Worx ( UBM ) 公 司 生 产 的 C-Quester 号， 中船重工七零二研究所为海南亚龙湾研制的“寰岛 蛟龙”号 (图 2) [5] 。 由于水下观光艇的耐压舱大部分采 用有机玻璃， 这对大通透的有机玻璃结构的结构安全性 提出了更严格的要求。有机玻璃结构的安全性是海洋工程结构物整体可靠 性的重要性能 。安全性能的研究主要从材料力学特性和 结构的失效准测两方面考虑。
2 有机玻璃材料和结构力学性能研究
2.1 材料力学特性研究
邓小秋等[6]对有机玻璃材料的力学性能进行了综合 论述， 从微观分子学和宏观唯象学的角度介绍了有机玻 璃材料的本构模型 。 目前对于本构模型的研究主要是结 合实际理论分析和应用背景对已有的模型进行修改得到。 航空 、汽车和建筑用的有机玻璃结构主要关注材料的拉 伸力学特性， 有机玻璃在受拉状态下的加载率和温度等 率敏感性[7-8] 、黏弹性及蠕变现象[9- 11] 、疲劳与裂纹[12- 18]、 物理老化[19]等已经得到广泛和深入的研究 。有机玻璃随 应变率的增加应变软化明显[7]， 弹性模量和屈服强度随 温度的上升或应变率的下降有所降低[8] 。有机玻璃的黏 弹性及蠕变的研究主要集中在试验和本构模型的拟合， 有机玻璃的蠕变随应力水平和时间的增加而增加[11]， 本 构模型包括应变硬化理论 、陈化理论 、Norton 理论和朱- 王-唐 ( ZWT ) 理论等 。罗文波等[20]对有机玻璃银纹的萌 生和扩展提出了相应的模型， 疲劳与裂纹主要以 Chab ‐ oche 的损伤模型为基础， 结合蠕变行为推导合适的失效 模型 。类似于其他聚合物的早期蠕变损伤智能诊断[21]， 目前针对有机玻璃材料的研究相对较少。
由于厚度较大和特殊结构型式， 有机玻璃在海洋工 程结构的应用除了拉伸性能外， 还要关注其压缩性能 。 考虑潜水器的不同下潜速度和有机玻璃结构可能受到的 冲击等突然载荷， 国内外学者[4.22-23]对结构有机玻璃材料 试样开展了率敏感性的压缩力学性能试验研究， 结果表 明有机玻璃材料的弹性阶段有明显的非线性行为， 压缩 屈服强度和弹性模量随加载率的增加而增加， 导致有机 玻璃材料力学特性随加载率变化的原因主要是随着加载 率的增加有机玻璃材料的破坏形式由延性破坏过渡至脆 性破坏[23-24] 。JIN 等[25]和 ZHANG 等[26]通过考虑倾角的准 静态压剪破坏试验， 研究有机玻璃材料在压剪等复杂应 力状态下的力学性能， 归纳得出有机玻璃材料在压剪状态 下的失效模式。这些受压状态的力学性能研究成果为有机 玻璃结构在短期载荷作用下的破坏特性分析提供了参考。
对于长期载荷的作用， 材料或结构加载的过程与保 载时间对比较短， 一般不考虑加载过程的黏弹性影响，主要分析保载阶段的蠕变行为 。有机玻璃材料压缩黏弹 性的研究主要考虑环境温度 、载荷大小和保载时间等 3 个因素的影响 。LIN 等[27]对 PMMA 材料圆形试样进行不 同温度下 ( 50~ 170 ℃) 的单轴压缩和蠕变试验， 结果表 明： 随着温度的增加， 有机玻璃材料从玻璃固态到橡胶状 态再到半融化状态转变， 在 Abaqus 里通过黏弹性和超弹 性材料模型模拟 PMMA 的非线性黏弹性行为， 与试验数 据比较证明了采用超弹性与黏弹性结合的本构模型对数值 模拟 PMMA 高温压缩行为的可行性 。陈薇等[28]对 YB-3 有 机玻璃试样在 10~35 ℃环境温度和 20、30、40 MPa 的载 荷水平分别进行了 36 d 的压缩蠕变试验 。试验显示压缩 蠕变占总应变的 1/3 以上， 蠕变速率随着外加应力的增 大而增加， 蠕变量随着时间的增长而增加， 采用含温度 修正的陈化理论能较好地描述有机玻璃的蠕变性为。
随着人们对载人潜水器的关注加深， 对有机玻璃材 料的压缩率敏感性和黏弹性研究也越来越多， 为载人潜 水器的观察窗和全通透的耐压舱提供了安全保障。
2.2 结构力学特性研究
有机玻璃结构的安全性以材料特性为基础， 结合结 构的形式进行相关的应力应变状态分析和失效模型的分 析 。有机玻璃观察窗的力学特性研究首先以应力状态的 研究为主， SMITH[29]和裴俊厚[30]对有机玻玻璃结构的应 力状态开展了初期的理论解释研究; 刘道启等[31]假设应 力分布均匀， 推导了无量纲化的理论公式; 林景高等[32] 应用李兹法分析了有机玻璃结构的位移和应力状态; 宗 宇显和刘道启[33]基于半空间理论推导了有机玻璃观察窗 应力的理论计算公式 。理论计算公式基于小变形和截面 应力均匀分布等比较多的假设， 有一定的局限性， 越来 越多的研究采用有限元的数值模拟方法 。WANG 等[34]通 过有限元模拟和试验数据对比， 分析 PMMA 材料非线性 和环境温度对全海深 ( 11 000 m) 载人潜水的观察窗的 影响， 指出在结构设计和分析过程中应考虑有机玻玻璃 结构材料的弹性模量 、泊松比和环境温度的非线性行为。 有机玻玻璃结构与金属结构之间的几何形状和接触方式 对应力状态的影响较大 。杜青海等[35]采用有限元法计算 分析了有机玻璃观察窗与窗座之间的变形协调性， 廉俊 盛[36]则通过 ANSYS 对观察窗和窗座接触的摩擦因数进行 了研究 。PRANESH 等[37]研究了有机玻玻璃结构的转角圆 弧设计方法， 生物生长法 (Biological Growth Method) 对 有机玻璃观察窗及窗座的结构优化效果明显 。高成君 等[38]对大尺寸有机玻璃球冠形观察窗进行了设计并通过 有限元分析和全尺寸模型试验研究了结构的强度， 对有 机玻璃球冠形观察窗的设计提出减少接触面摩擦因数和 锥面下缘无倒角可降低应力水平提高强度的建议。
由于有机玻璃材料具有明显的黏弹性， 有机玻璃海洋结构的应力和应变状态分析还需要考虑蠕变行为 。 田 常录等[39]以有机玻璃的临界断裂应变和断裂时间试验数 据为基础拟合有机玻璃观察窗的蠕变经验公式， 推导轴 向应变与外载荷的关系， 简化复杂应力状态下的蠕变为 一维蠕变问题 。很多学者运用时间硬化理论在软件中拟 合 Norton 幂次法则参数， 模拟有机玻璃观察窗的蠕变行 为， 计算结果与试验结果有较好的贴合度[40-41] 。郭大猷 等[42]利用广义 Maxwell 模型模拟有机玻璃的黏弹性， 在 Abaqus 中定义 prony 级数模拟观察窗在加压和保载全过 程的蠕变行为， 2D 和 3D 模型的结果与试验结果吻合良 好 。这些有机玻璃结构的应力分析研究为失效机理的研 究提供了理论和实践基础。
有机玻璃结构的失效模式主要考虑一般的屈服 、压 剪应力状态下的失效和考虑蠕变的疲劳失效准则 。SNO ‐ EY 和 KATONA[43]参考一般材料的安全准则提出了有机玻 璃观察窗基于等效应力的屈服失效准则， 即结构的最大 合成应力不超过考虑一定安全系数的屈服强度， 该准则 是载人潜水器观察窗安全评估的标准之一 。基于材料的 屈服准则和材料的压剪失效准则， ZHAO 等[44]对有机玻 璃观察窗在失效过程进行了数值模拟， 讨论了两种失效 模式的承载能力 。王莹莹[45]提出采用名义应力法计算疲 劳损伤和基于损伤力学概念的蠕变损伤线性叠加的疲劳 分析方法， 开展了载人潜水器有机玻璃观察窗的疲劳可 靠性分析 。但观察窗在服役载荷作用下产生的蠕变与疲 劳行为是非线性耦合响应， 并不是简单的线性叠加 。王 帅邦[46]基于多元件 Burgers 黏弹性模型提出了一个考虑非 线性的蠕变损伤本构模型， 并在 Abaqus 中结合 UMAT 编程实现计算仿真 。对于全通透和半球形的有机玻璃耐 压结构， 屈曲是需要关注的失效模式 。ZHU 等[47] 研究 了带有机玻璃观察窗的球形耐压结构的稳定性问题， 利 用线弹性材料进行线性特征值屈曲分析， 讨论分析了屈 曲临界载荷值 。ZHOU 等 [48] 研究了用于中微子探测器的 有机玻璃球形结构的蠕变行为和屈曲破坏机制， 进行了 非线性屈曲分析， 将临界载荷与实验数据进行了比较， 但未考虑非线性弹性模量的影响 。WU 等[49]采用 Abaqus LS-Dyna 分析了 2 500 m 水深的全通透有机玻璃耐压结构 的失效过程， 把屈曲失效的临界载荷与行业设计手册进 行了对比分析， 探讨了安全系数的可行性。
有机玻璃结构的力学性能研究从基础的应力状态分 析到考虑黏弹性材料特性的蠕变行为研究已经取得较好 的成果， 进而短期的屈服失效准则和长期的疲劳失效模 型也得到了比较广泛的研究， 而半圆形或全通透的特殊 的有机玻璃结构的屈曲失效准则已经引起学者的关注， 失效模态和临界载荷的研究成果为该类结构的设计和安 全分析提供了参考。
3 有机玻璃海洋结构物的设计方法
目前国内外海洋工程结构物的有机玻璃结构设计主 要参考美国机械工程师学会 ( ASME ) 规范 Safety Stan ‐ dard for Pressure Vessels for Human Occupancy[50] 、 Hand ‐ book of Acrylics for Submersibles Hyperbaric Chambers and Aquaria [2]和 中 国 船 级 社 《潜 水 系 统 与 潜 水 器 入 级 规 范》 [51] 。如图 3 所示， 以载人潜水器观察窗的设计流程 说明设计的过程， 主要包括方案设计 、规范设计和结构 设计 3 个步骤 。首先， 根据作业环境条件确定设计载荷， 制定标准的结构型式方案 。其次， 依据规范大量缩尺比 模型的短期破坏试验数据确定相应的安全系数， 计算 短期临界载荷 ( STCP ) 和查表确定标准型式结构的尺 寸比 。最后， 根据实际的结构主要尺寸完成实际结构 的设计， 并通过模型试验保证设计结构的安全性 。这 样的设计流程对于海洋工程有机玻璃结构的设计有一 定 的 局 限 性： ( 1 ) 标 准 型 式 的 结 构 模 型 试 验 图 表 数 据 限 制 了 结 构 的 多 样 性; ( 2 ) 模 型 试 验 增 加 了 设 计 建造的成本; ( 3 ) 结构安全性的设计依据是短期载荷 ( STCP )， 没有考虑长期载荷的影响; (4 ) 对应用于深海 ( 6 000~ 11 000 m) 受到超高压力作用的有机玻璃结构的 试验数据较少， 规范设计的安全系数比较模糊， 安全系 数的研究还有待进一步的研究。
4 展望
随着人类对海洋探索和开发的不断深入， 有机玻璃 应用于海洋工程结构物的形式也越来越多 。对于深远海 的探索， 载人潜水器是最直观和最有效的装备， 越来越 多的深远海科考探险载人潜水器需要能够承受巨大压力 和尺寸更大的有机玻璃观察窗， 可以容纳更多的科考人 员和提供更为广阔的观察视野 。对于海底资源的开发， 多功能潜水器的研制也越来越多， 影像设备的保护也需 要各种形式的有机玻璃耐压结构 。为了提供更广阔的水 下观光视野， 确保安全性和舒适性， 近海或环岛的水下观光艇还在探索圆筒 、半球形或球形的有机玻璃耐压结 构形式， 为水下观光旅游提供更多和更舒适的装备 。水 下观光酒店或水族馆的设计概念则需要多种满足建筑结 构要求的有机玻璃结构形式， 同时满足水下压力和流体 的作用 。总而言之， 有机玻璃材料由于良好的通光性和 力学性能在海洋工程水下装备领域的应用前景越来好， 这也对高性能的有机玻璃材料提出了更多的要求， 对有 机玻璃结构的安全性还要进行更深入的研究。
从设计的角度， 安全系数是关键的设计指标 。水下 有机玻璃结构的安全系数依赖 6 000 m 以内的部分结构形 式的试验数据， 对于 11 000 m 的全海深或新型的结构还 缺乏试验依据和理论支撑 。有机玻璃结构在短期和长期 载荷作用下的失效机理一直是安全性研究的重要基础， 可以为基于分析的安全设计提供理论依据 。为了突破基 于试验的设计方法， 便于更多形式和能够承受更大压力 的有机玻璃结构的安全设计， 有机玻璃结构在复杂应力 状态下的破坏机理 、在长期载荷作用下的非线性蠕变行 为和失效机理 、球形或半球形等多种全通透形式的有机 玻璃耐压结构的短期和长期屈曲失效机理还需要研究清 楚 。不同形式的有机玻璃结构处在纯剪切 、压缩或拉伸 的应力状态， 结合水下不同温度环境下是何种应力状态 导致结构失效还不清楚 。对于长期载荷作用的水下有机 玻璃结构， 考虑加载率 、应力和温度等因素的蠕变行为 还需要更准确的模型 。基于疲劳损伤规则或断裂力学的 考虑蠕变行为的破坏机理是水下有机玻璃结构长期失效 的研究方向 。对于新型水下观光艇的圆筒形 、球形或半 球形的耐压结构， 考虑蠕变的屈曲失效机理目前还不清 楚， 采用非线性的分析模型能够更加准确地描述该类结 构的失效机理 。只有将水下有机玻璃结构的破坏机理研 究透彻了， 找到准确的安全性分析方法， 才可以为结构 的设计提供合理的安全系数， 简化设计流程和节约设计 成本 。 目前水下有机玻璃结构的设计规范主要参考国外 的设计手册， 国内大量的研究成果还没形成系统的统一 规范， 结合国内水下装备的设计制造经验和研究成果编 制专业的水下有机玻璃结构设计指南或规范有十分重大 的意义。
5 结束语
本文通过概括有机玻璃在水下载人潜水器和观光艇 装备的应用情况， 总结国内外有关有机玻璃材料和结构 的率敏感性 、黏弹性 、蠕变行为 、短期和长期失效准则 等力学特性的研究现状， 以有机玻璃观察窗的设计为例 探讨了有机玻璃水下结构的设计准则和规范， 展望了有 机玻璃材料在海洋工程领域的应用前景和研究方向 。得 益于海洋事业的发展和有机玻璃材料良好的性能， 有机 玻璃在海洋工程领域应用的结构型式越来越多， 用以支撑安全设计和分析的研究迫在眉睫， 特别是大深度和新 型结构的设计和分析方法， 重点是水下有机玻璃结构在 短期和长期载荷作用下的失效机理研究， 形成系统性指 南或规范。
参考文献：
[1] 王综轶,王元清,杜新喜,等 . 有机玻璃(亚克力)的力学性能及其 工程应用[C]//天津市钢结构学会, 第十五届全国现代结构工 程学术研讨会论文集,天津: 2015:1781- 1790.
[2] STACHIW J D.Handbook of acrylics for submersibles, hyperbaric chambers and aquaria[M]. US: Best Publishing Company, 2003.
[3] 崔维成 . 载人深渊探测器的研究进展[J]. 科学,2017.69(4):4-9.
[4] ZHAO B X, WANG F, LI Y J, et al. Non-linear elasticity experi ‐ ment and analysis of acrylic material used for human occupied vehicle[J].Ships and Offshore Structures,2023(6):1- 12.
[5] 任玉刚,刘保华,丁忠军,等 . 载人潜水器发展现状及趋势[J]. 海 洋技术学报,2018.37(2):114- 122.
[6] 邓小秋,李志强,赵隆茂,等 . 有机玻璃力学性能的研究现状[J]. 力学与实践,2014.36(5):540-550.
[7] 黄福增,郭伟国 .MDYB-3 有机玻璃在不同温度不同应变率下 的性能[J]. 材料科学与工程学报,2007.25(4):582-586.
[8] 韩志仁, 刘跃专,孙伟 . 不同温度和应变率下 PMMA 拉伸性能 [J]. 辽宁工程技术大学学报:自然科学版,2009.28(6):999- 1002.
[9] 陈建桥,李铁萍,李之达,等 . 有机玻璃本构关系的试验研究[J]. 机械科学与技术,2006(3):371-374.
[10] 李之达, 张通,黄豪 .PMMA 一维蠕变的实验研究[J]. 武汉理工 大学学报(交通科学与工程版),2004.28(1):5-7.
[11] GAO Z Z,LIU W,LIU ZQ,et al.Experiment and simulation study on the creep behavior of PMMA at different temperatures[J]. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 2010. 49(14): 1478- 1482.
[12] 罗成利,姚卫星 . 有机玻璃结构疲劳寿命预测的损伤力学方 法[J]. 机械强度,2004.26(S1):87-88.
[13] 张志林 . 飞机座舱透明件设计理论及应用[D]. 南京:南京航空 航天大学,2005.
[14] 李倩妹, 罗文波,刘文娴 .PMMA 应力银纹损伤的实验研究[J]. 湖南工程学院学报(自然科学版),2006. 16(3):42-45.
[15] LUO W B, WANG C H, ZHAO R G. Application of time-tem ‐ perature-stress superposition principle to nonlinear creep of poly (methyl methacrylate) [J]. Key Engineering Materials, 2007 (340/341):1091- 1096.
[16] LIU W, GAO Z Z,YUE Z F.Steady ratcheting strains accumula ‐ tion in varying temperature fatigue tests of PMMA[J]. Materials Science and Engineering A,2008(492):102- 109.
[17] LIU W,YANG X J.Evolution with growing cyclic creep and life prediction of MDYB-3 PMMA[J]. Fatigue & Fracture of Engi ‐ neering Materials & Structures,2013.36(6) :483-491.
[18] 黄爱凤 . 飞机座舱有机玻璃频率相关疲劳特性研究[D]. 南京: 南京航空航天大学,2014.
[19] 王初红 . PMMA 的物理老化与长期蠕变性能加速表征[D]. 湘潭:湘潭大学,2017.
[20] LUO W B,WANG C H,ZHAO R G,et al.Creep behavior of poly (methyl methacrylate) with growing damage[J].Materials Science and Engineering A,2008(483):580-582.
[21] 李文升, 吕运容,尹成先,等 . 基于矫顽力的早期蠕变损伤智能 诊断方法[J]. 机电工程技术,2021.50(1):83-86.
[22] RICHETON J,AHZI S,VECCHIO K S,et al.Influence of temper‐ ature and strain rate on the mechanical behavior of three amor ‐ phous polymers:characterization and modeling of the compres ‐ sive yield stress[J].International Journal of Solids and Structures, 2006(43):2318-2335.
[23] 谢中秋, 张蓬蓬 .PMMA 材料的动态压缩力学特性及应变率 相关本构模型研究[J]. 实验力学,2013.28(2):220-226.
[24] 管公顺,王少恒,成方圆 . 不同加载应变率下有机玻璃的压缩 破坏与力学行为[J]. 航空材料学报, 2012.32(6):96- 101.
[25] JIN T,ZHOU Z,WANG Z,et al.Quasi-static failure behaviour of PMMA under combined shear-compression loading[J]. Polymer Testing,2015(42):181- 184.
[26] ZHANG J, JIN T, WANG Z, et al. Experimental investigation on yield behavior of PMMA under combined shear-compression loading[J].Results in Physics,2016(6):265-269.
[27] LIN C R,CHEN R H,HUNG C.The characterisation and finite- element analysis of a polymer under hot pressing[J].The Interna ‐ tional Journal of Advanced Manufacturing Technology,2002(20): 230-235.
[28] 陈薇,屈平, 张爱锋 . 基于压缩蠕变试验的观察窗蠕变特性研 究[J]. 船舶力学,2021.25(1):73-79.
[29] SMITH M T.Analytic investigation of viewports in deep submer ‐ gence structures[D]. US: Massachusetts Institute of Technology, 1973.
[30] 裴俊厚 . 球形潜水器观察窗结构的应力分析[J]. 舰船科学技 术, 1984(6):39-52.
[31] 刘道启,胡勇, 田常录,等 . 深海耐压结构观察窗应力分析[J]. 船舶力学,2010. 14(S1):121- 125.
[32] 林景高, 张文明,冯雅丽,等 . 基于 Rayleigh-Ritz 法的载人潜水 器观察窗位移与应力分析[J]. 船舶力学,2013. 17(6):635-644.
[33] 宗宇显,刘道启 . 基于弹性半空间理论的深潜器观察窗应力 分析[J]. 舰船科学技术,2013.35(2):60-62.
[34] WANG F,WANG W W,CUI W C.Effect of temperature and non ‐ linearity of PMMA material in the design of observation win ‐ dows for a full ocean depth manned submersible[J].Marine Tech ‐ nology Society Journal,2009.53(1):27-36.
[35] 杜青海,王嫘,崔维成 . 锥边球扇形观察窗结构的协调性分析 [J]. 船舶力学,2011. 15(S1):101- 108.
[36]廉俊盛 . 深海载人潜水器球壳及观察窗力学行为的有限元 分析[D]. 呼和浩特:内蒙古工业大学,2016.
[37] PRANESH S B, KUMAR D, ANANTHA S V, et al. Structural analysis of spherical pressure hull viewport for manned sub ‐ mersibles using biological growth method[J]. Ships and Offshore Structures,2018(3):1- 16.
[38] 高成君,姜磊,刘帅,等 . 大尺寸球冠形观察窗的结构强度研究 [J]. 中国造船,2022. 63(6):152- 160.
[39] 田常录,胡勇,刘道启,等 . 深海耐压结构观察窗蠕变变形分析 [J]. 船舶力学,2010. 14(5):526-532.
[40] 黄浔,韩端锋,刘峰,等 . 载人潜器锥台形观察窗蠕变特性分析 [J]. 哈尔滨工程大学学报,2019.40(1): 16-23.
[41] 杜青海,江海港,胡晓康 . 基于 ABAQUS 的载人潜水器观察窗 结构蠕变行为分析[J]. 中国舰船研究,2022. 17(1):108- 116.
[42] 郭大猷,黄小平,王芳 . 有机玻璃观察窗的蠕变特性及数值模 拟[J]. 上海交通大学学报,2019. 53(5):513-520.
[43] SNOEY M R,KATONA M G.Structural design of conical acrylic viewports[R].Port Hueneme (CA):Naval Civil Engineering Labo‐ ratory,R-686.
[44] ZHAO B X, WANG F, LIU W, et al. Failure process analysis of frustum windows for deep-sea manned cabin [J]. Ships and Off‐ shore Structures,2021(1):1- 12.
[45] 王莹莹 . 全海深载人潜水器载人舱的疲劳可靠性研究[D]. 无 锡:中国舰船研究院,2017.
[46] 王帅邦 . 深海潜水器有机玻璃观察窗蠕变损伤性能研究[D]. 杭州:浙江大学,2020.
[47] ZHU Y M,LIANG W W,ZHAO X L,et al. Strength and stability of spherical pressure hulls with different viewport structures[J]. International Journal of Pressure Vessels and Piping,2019(176):1- 13.
[48] ZHOU F,DU Y,CHEN Z P,et al.Creep buckling analysis of PM ‐ MA (polymethyl methacrylate) pressure vessels for application in neutrino detectors[J]. International Journal of Pressure Ves ‐ sels and Piping, 2019(169):170- 176.
[49] WU Y,LI Y J,LUO R L,et al.Failure analysis on fully-transpar ‐ ent deep-sea pressure hulls used at 2 500 m depth[J]. Frontiers in Materials,2023(3):1-8.
[50] American Society of Mechanical Engineers(ASME). Safety stan ‐ dard for pressure vessels for human occupancy[M]. New York: American Society of Mechanical Engineers,2012.
[51] 中国船级社 . 潜水系统与潜水器入级规范[M]. 北京:人民交 通出版社,2018.
作者简介：
赵炳雄 ( 1986— )， 男， 广东肇庆人， 博士， 讲师， 研究领域 为船舶与海洋结构物结构强度分析和安全性评估， 已发表论文 15 篇。
陈志明 ( 1981— )， 男， 广东湛江人， 硕士， 副教授， 研究领 域为船舶与海洋结构分析与设计， 已发表论文 30 篇。
※通讯作者简介：黄 技 ( 1987— )， 男， 广西河池人， 博士， 讲师， 研究领域为船舶与海洋结构物水动力性能， 已发表论文 30 篇。
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/65546.html
