0 引言

潛水器主要包括耐壓結(jié)構(gòu)、附體結(jié)構(gòu)、內(nèi)部框架平臺(tái)結(jié)構(gòu)3個(gè)部分。其中耐壓結(jié)構(gòu)抵抗海水壓力，為內(nèi)部?jī)x器設(shè)備提供穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，為人員提供可靠的工作和生活空間，是潛水器的核心部件。

目前潛水器耐壓殼結(jié)構(gòu)材料一般為合金鋼或鈦合金，材料密度較大，導(dǎo)致耐壓殼結(jié)構(gòu)重量在總重量中占比較大，制約著潛水器的有效載荷。在當(dāng)前大潛深、高承載的發(fā)展需求下，勢(shì)必要對(duì)耐壓殼結(jié)構(gòu)開展輕量化設(shè)計(jì)，而纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、陶瓷、玻璃等材料具有較高的比強(qiáng)度，為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)提供一條有效技術(shù)途徑。

羅珊等[1]介紹了非金屬潛水器耐壓殼的發(fā)展概況，但是關(guān)于材料的性能只進(jìn)行了籠統(tǒng)的概括，未加以分析說(shuō)明。本文將圍繞潛水器耐壓殼結(jié)構(gòu)的幾種典型材料展開分析，首先梳理了各類材料的應(yīng)用現(xiàn)狀，接著開展對(duì)各類材料力學(xué)性能、耐海洋環(huán)境性能等方面的對(duì)比分析，便于進(jìn)行不同深度潛水器耐壓殼結(jié)構(gòu)材料的選擇，zui后結(jié)合已有研究成果和現(xiàn)階段存在的問題提出了對(duì)潛水器耐壓殼結(jié)構(gòu)未來(lái)發(fā)展的展望。

圖1 潛水器構(gòu)成示意圖

Fig.1 Schematic diagram of submersible structure

1 潛水器耐壓殼的典型選材

現(xiàn)有潛水器的耐壓殼結(jié)構(gòu)大多采用合金鋼或鈦合金等金屬材料制造而成，理論體系較為完善，材料性能研究的逐步深入以及制造工藝水平的不斷提升使得金屬材料能夠滿足大部分潛水器的性能需求。但隨著對(duì)潛深與承載需求的進(jìn)一步增大，潛水器耐壓結(jié)構(gòu)的發(fā)展受到金屬材料性能的制約，因此各國(guó)開始探索具有更高比強(qiáng)度且兼具較好耐腐蝕性的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、陶瓷材料及玻璃材料等非金屬材料在耐壓殼體上的應(yīng)用。表1展示了選用不同材料的典型潛水器及其性能參數(shù)，深度一欄斜體字表示zui大下潛深度。

1.1 合金鋼

合金鋼是zui早應(yīng)用于潛水器耐壓殼結(jié)構(gòu)的材料之一，其應(yīng)用可追溯到20世紀(jì)50年代，合金鋼的高強(qiáng)度特性可以保證耐壓殼承受一定的水壓而不被破壞。采用合金鋼制作耐壓殼的典型應(yīng)用有美國(guó)的Trieste號(hào)、Deepsea Challenger號(hào)、Alvin號(hào)和法國(guó)的Archimède號(hào)等。其中Deepsea Challenger號(hào)zui大潛深為11 000 m，是一款僅容納1人的潛水器，外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為2.3 m×1.7 m×8.1 m，耐壓殼的內(nèi)徑為1.09 m，采用6.4 mm厚的合金鋼制成。

1.2 鈦合金

合金鋼在擁有高強(qiáng)度的同時(shí)也具有較高的密度，導(dǎo)致由合金鋼制成的耐壓殼結(jié)構(gòu)通常厚度和重量較大，尤其是在大潛深情況下，受結(jié)構(gòu)自重和鋼板厚度的限制，該類潛水器所能提供的有效載荷及空間不足，不利于裝備的布置及人員的活動(dòng)。鈦合金的出現(xiàn)在一定程度上解決了這一問題，鈦合金的強(qiáng)度雖稍弱于合金鋼，但其密度則僅僅只有合金鋼的1/2左右，具有較高的比強(qiáng)度。與此同時(shí)，鈦合金具有優(yōu)異的耐海洋環(huán)境性能，能夠很好地滿足水下裝備的需求，是目前水下裝備中zui熱門的金屬材料，在役的潛水器耐壓殼結(jié)構(gòu)幾乎都采用鈦合金材料制造。法國(guó)的Nautile號(hào)、日本的Shinkai 6500號(hào)以及國(guó)內(nèi)研發(fā)的“蛟龍”號(hào)、“深海勇士”號(hào)、“奮斗者”號(hào)等潛水器耐壓殼結(jié)構(gòu)均為鈦合金材料。

表1 不同材料的典型潛水器應(yīng)用及其性能參數(shù)

Tab.1 Typical submersible applications and performance parameters of different materials

美國(guó)Alvin號(hào)建成于1964年，zui初使用合金鋼作為圓形耐壓殼結(jié)構(gòu)的材料，zui大潛深為1868 m,1972年通過(guò)將耐壓殼材料更換為鈦金屬使得工作深度提升到4 500 m。在2012年的又一次改裝中使用鈦合金材料重新制造了耐壓殼結(jié)構(gòu)，同時(shí)增大了殼體內(nèi)徑，相較之前，有效載荷增大，設(shè)計(jì)深度也進(jìn)一步提升到6 000 m。

Shinkai 6500號(hào)于1989年建造完成，長(zhǎng)×寬×高分別為9.7 m×2.8 m×4.1 m，其中耐壓球殼的內(nèi)徑為2.0 m，由73.5 mm厚的鈦合金制造而成。Shinkai 6500號(hào)的設(shè)計(jì)水深為6 500 m，實(shí)際zui大下潛到6 527 m，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)載人潛水器的下潛記錄。

1.3 陶瓷材料

非金屬材料在海洋工程領(lǐng)域中的應(yīng)用已開展多年，且已有很多應(yīng)用實(shí)例，近年來(lái)非金屬材料在耐壓殼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用已成為潛水器領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)[1]。陶瓷材料作為其中的一種，具有較高的比強(qiáng)度、較好的耐腐蝕性以及耐磨損和電絕緣特性，在水下裝備中應(yīng)用較多的有氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷等。20世紀(jì)60年代開始，美國(guó)逐步展開對(duì)使用陶瓷材料的小尺寸圓柱形耐壓殼、6 100米級(jí)AUV的全尺寸陶瓷耐壓殼模型以及11 000米級(jí)深淵ROV/AUV的研究，并于2008年成功研制出全海深復(fù)合型無(wú)人潛水器Nereus號(hào)。Nereus號(hào)耐壓殼結(jié)構(gòu)主體部分材料為氧化鋁陶瓷，長(zhǎng)4.25 m，寬2.3 m，密封部位采用鈦合金材料制成。2009年5月，Nereus號(hào)成功下潛到馬里亞納海溝10 902 m的海底，證實(shí)陶瓷材料可以滿足潛水器在全海深條件下的承載要求。

1.4 玻璃材料

現(xiàn)有潛水器的觀察窗通常尺寸較小，限制了潛水器內(nèi)的視野。為了擴(kuò)大潛水器內(nèi)人員在水中觀察、作業(yè)的視野，國(guó)內(nèi)外正在研制采用高強(qiáng)度透明玻璃材料作為耐壓殼體的潛水器[2]。玻璃材料在重量輕、耐腐蝕性能優(yōu)異的基礎(chǔ)上，具有zhuoyue的透光性，可為載人潛水器中的人員提供寬闊的水下視野。此外，玻璃材料也具有較好的密封性能。國(guó)內(nèi)的“寰島蛟龍”號(hào)是世界zui大型的全通透載人潛水器，耐壓艙殼體結(jié)構(gòu)由一段球形有機(jī)玻璃和三段圓柱形有機(jī)玻璃構(gòu)成，視野開闊，一次性可承載11人，但其設(shè)計(jì)深度只有40 m，僅適合淺水觀光。日本的Shinkai 12000號(hào)潛水器耐壓殼計(jì)劃采用玻璃材料取代Shinkai 6500號(hào)中使用的鈦合金材料，該設(shè)計(jì)通過(guò)建立玻璃球殼提高抗壓能力、增大潛水器內(nèi)視野，提升海底作業(yè)效率。美國(guó)在研的Triton 36 000/3號(hào)預(yù)計(jì)也將選用玻璃材料作為耐壓殼結(jié)構(gòu)材料，承載3人下潛到1 000 m水深。但是Shinkai12000號(hào)與Triton 36000/3號(hào)目前仍處于設(shè)計(jì)階段，暫未通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，所以關(guān)于大深度下玻璃材料在耐壓殼結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用還需要進(jìn)一步探索。

1.5 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在擁有高比強(qiáng)度、比剛度以及優(yōu)異耐腐蝕性能的同時(shí)，也具有較好的抗疲勞、耐磨損性能、性能可設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，目前在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，理論分析方法已有一定的基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)外也對(duì)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用于水下耐壓殼結(jié)構(gòu)的可行性進(jìn)行了初步探索[4,5,6,7,8,9]。OceanGate公司的Cyclops系列、華盛頓大學(xué)研制的Deep Glider號(hào)以及國(guó)內(nèi)中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所自主研發(fā)的“海翼”號(hào)深?；铏C(jī)的耐壓殼均采用碳纖維纏繞復(fù)合材料。Titan號(hào)是OceanGate公司聯(lián)合華盛頓大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的Cyclops級(jí)載人深潛器，長(zhǎng)×寬×高為6.7 m×2.8 m×2.5 m，重10.4 t，有效負(fù)載0.685 t，設(shè)計(jì)深度為6 000 m，由一個(gè)內(nèi)徑1 420 mm、長(zhǎng)2 400 mm的碳纖維圓柱殼與2個(gè)鈦半球，2個(gè)匹配的鈦界面環(huán)組成。該圓柱殼由800多層碳纖維材料纏繞而成，約100 mm厚，這是當(dāng)前應(yīng)用于潛水器中zui大型的碳纖維圓柱殼。與其他材質(zhì)的潛水器耐壓殼相比，碳纖維材質(zhì)耐壓殼的使用降低了整體重量。該潛水器已于2018年12月完成單人4 000 m潛水試驗(yàn)，并于2019年4月完成4人3 760 m潛深的試驗(yàn)。

1.6 玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料即俗稱的玻璃鋼，20世紀(jì)40、50年代開始應(yīng)用于水面艦船及潛艇部件中，具有較高的比強(qiáng)度、較好的耐腐蝕特性與抗沖擊性能。同時(shí)玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料屬于非磁性材料，具有良好的絕緣性能。美國(guó)霍克斯海洋技術(shù)公司一直致力于研發(fā)觀光類潛水器Deep Flight系列，1996年，采用玻璃纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的Deep Flight I成功下潛到1 000 m。

2 材料性能的對(duì)比分析

潛水器在水中工作時(shí)不僅需要承受深水壓力，還受到海洋環(huán)境因素的影響，這些都是選擇耐壓殼結(jié)構(gòu)的材料時(shí)需要考慮的因素。為了確保耐壓殼結(jié)構(gòu)具備足夠的強(qiáng)度來(lái)抵抗外部靜水壓力，材料的力學(xué)性能是首要的考慮因素。本文選用容重比（即結(jié)構(gòu)重量與排水量的比值）來(lái)表征材料的結(jié)構(gòu)效率，容重比越小，耐壓殼所能提供的有效載荷越大。此外還需要考慮海洋環(huán)境中海水腐蝕、生物腐蝕、材料濕老化及蠕變等因素。

2.1 力學(xué)性能

為了評(píng)估選用不同材料的潛水器耐壓殼結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的優(yōu)劣，結(jié)合表2所示各材料的性能參數(shù)對(duì)耐壓殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析。整體屈曲是潛水器耐壓殼主要的破壞形式，因此，利用有限元仿真軟件ABAQUS對(duì)采用不同材料的耐壓殼結(jié)構(gòu)開展屈曲仿真分析，整體屈曲臨界載荷，得到耐壓殼的破壞深度。

表2 不同材料的性能參數(shù)

Tab.2 Performance parameters of different materials

(1代指纖維主向）

選取典型的光滑未加筋耐壓圓柱殼的結(jié)構(gòu)形式，在現(xiàn)有潛水器耐壓殼形狀參數(shù)的基礎(chǔ)上，確定圓柱殼的長(zhǎng)度為4 m，內(nèi)徑為2 m，施加軸向和周向載荷。耐壓殼兩端連接其他柱、錐殼或者是圓頂封蓋，所以對(duì)兩端的約束是限制單側(cè)軸向以外的所有位移。金屬類、陶瓷、玻璃等材料屬于均質(zhì)各向同性材料，只涉及到彈性模量、泊松比和截面厚度這3個(gè)參數(shù)，均可按照金屬材料的方法開展分析。而復(fù)合材料作為各向異性材料，除了具有3個(gè)方向的彈性模量、泊松比和剪切模量9個(gè)參數(shù)外，厚度參數(shù)由纖維鋪層數(shù)決定，且纖維的方向是可設(shè)計(jì)，考慮到耐壓殼結(jié)構(gòu)受周向壓力更大，采用±60°對(duì)稱鋪層設(shè)計(jì)進(jìn)行屈曲分析。圖2為壁厚100 mm的碳纖維復(fù)合材料耐壓殼結(jié)構(gòu)的整體屈曲云圖，屈曲臨界載荷為59.81 MPa。

利用Abaqus分別計(jì)算每種材料在一系列板厚下的屈曲臨界載荷，選用容重比來(lái)刻畫各類材料的結(jié)構(gòu)效率，分析出每種材料破壞深度隨容重比的變化關(guān)系，結(jié)果如圖3所示。

可以看出，相同的破壞深度下，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有zui小的容重比，能夠提供zui大的有效載荷，結(jié)構(gòu)效率zui高。在材料選擇時(shí)可以綜合考慮潛水器的設(shè)計(jì)深度、容重比需求及造價(jià)等因素，選出適合的材料。在工程應(yīng)用中還需要考慮材料性能、設(shè)計(jì)過(guò)程、生產(chǎn)建造、服役環(huán)境、失操附加超深、數(shù)值計(jì)算誤差等方面對(duì)結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)影響，因此要保證有一定的載荷裕度，即一定的安全系數(shù)。金屬材料的安全系數(shù)按照規(guī)范一般取為1.5，對(duì)于各類非金屬材料由于缺乏相應(yīng)的規(guī)范要求，且對(duì)其性能研究不透徹，安全系數(shù)一般取得更大，因此選用材料時(shí)也要將安全系數(shù)的取值納入考量。

圖2 碳纖維復(fù)合材料耐壓殼的整體屈曲云圖

Fig.2 Global buckling cloud diagram of carbon fiber composite pressure hull

圖3 不同材料破壞深度隨容重比的變化曲線

Fig.3 The change curve of the collapse depth of different materi-als with the ratio of volume to weight

2.2 海洋腐蝕

海洋腐蝕是指結(jié)構(gòu)件在海洋環(huán)境下發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象，主要包括海水自身的腐蝕、海水中生物、微生物的腐蝕等。這些都可能造成潛水器表面出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

海水是一種腐蝕性較強(qiáng)的天然電解質(zhì)，是典型的電化學(xué)腐蝕。對(duì)金屬材料而言，含氧量是影響海水腐蝕的重要因素，隨著含氧量增大，大部分金屬材料的腐蝕速度加快。此外，海水中的氯離子會(huì)破壞金屬的鈍化膜，而海水又具有導(dǎo)電性，會(huì)導(dǎo)致腐蝕作用更強(qiáng)烈、范圍更遠(yuǎn)。

生物腐蝕是指海水中的生物附著于結(jié)構(gòu)件表面形成的腐蝕現(xiàn)象，包括宏觀生物腐蝕和微觀生物腐蝕。宏觀生物腐蝕主要發(fā)生于潛水器在港階段，是由各種藻類植物和石灰蟲、藤壺等動(dòng)物在潛水器表面附著生長(zhǎng)引起的。微生物腐蝕主要發(fā)生于深海環(huán)境下，不是指微生物自身能夠腐蝕結(jié)構(gòu)件，而是此種生命活動(dòng)的存在會(huì)直接或間接地影響腐蝕過(guò)程，在深海環(huán)境下，微生物腐蝕主要以硫酸鹽還原菌（sulfate-reducing bacteria,SRB）腐蝕為主[10]。

美國(guó)海軍土木工程實(shí)驗(yàn)室及印度Venkatesan等[11,12,13,14,15]為研究金屬材料的深海腐蝕行為，分別在太平洋和印度洋中開展了掛片試驗(yàn)，涵蓋鋼、鈦、鋁、鎳等多種合金材料。2008年，侯建等[16,17,18]首先在國(guó)內(nèi)開展此類試驗(yàn)，試驗(yàn)增加了非金屬類材料，得到了各類材料不同周期下的腐蝕數(shù)據(jù)，并揭示了材料的腐蝕規(guī)律。各類試驗(yàn)表明，除鈦合金以外的金屬材料受海水腐蝕較為嚴(yán)重，碳鋼的腐蝕隨深度增加而明顯減小，在深海中逐漸趨向均勻；無(wú)論是表層海水環(huán)境還是深海環(huán)境，鈦合金都具有極強(qiáng)的耐腐蝕性能，在深海環(huán)境中幾乎不發(fā)生腐蝕。其他非金屬材料也幾乎不會(huì)被腐蝕。可應(yīng)用于水下耐壓殼結(jié)構(gòu)的碳纖維和玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料多采用環(huán)氧樹脂基體，環(huán)氧樹脂基體具有較強(qiáng)的抗腐蝕特性。在深海中幾乎不會(huì)被腐蝕；陶瓷材料的主晶相是在高溫下化學(xué)反應(yīng)生成的，也具有抗腐蝕性；構(gòu)成玻璃的主要成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠保持其對(duì)化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的惰性，所以高強(qiáng)度玻璃也具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。

關(guān)于生物腐蝕，曹攀[19]、Castaneda[20]、Rao[21]、Shalaby[22]等分別研究了SRB對(duì)碳鋼、不銹鋼、銅鎳合金的腐蝕行為，發(fā)現(xiàn)上述金屬類材料在SRB存在的條件下都會(huì)出現(xiàn)局部腐蝕。而鈦合金具有良好的耐微生物腐蝕性能，能夠用于防海生物無(wú)損且不污染環(huán)境，復(fù)合材料也幾乎不受生物腐蝕的影響。

總的來(lái)說(shuō)，非金屬類材料和鈦合金都具有較好的耐海洋環(huán)境性能，而合金鋼等其他金屬材料的耐海洋環(huán)境性能較差。為了減緩海洋腐蝕現(xiàn)象，一般采用陰極保護(hù)技術(shù)和在表面噴涂防腐材料的方法。

2.3 濕老化

濕老化是指結(jié)構(gòu)件在海洋環(huán)境下因吸收水分造成的性能減弱或喪失，是由材料與氣態(tài)水或液態(tài)水的不可逆作用造成的失效引起[23]。復(fù)合材料浸泡于海水中會(huì)吸收水分，不但造成結(jié)構(gòu)重量增大約10%，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)濕老化現(xiàn)象。目前適用于水下耐壓殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料基體多采用環(huán)氧樹脂，屬于有機(jī)基復(fù)合材料。一般而言，有機(jī)基復(fù)合材料的老化問題涉及以下3個(gè)組分中的一個(gè)或幾個(gè)：纖維、基體和界面。相關(guān)研究結(jié)果表明：纖維不會(huì)被水滲透，在潮濕環(huán)境中能保持穩(wěn)定；界面破壞會(huì)發(fā)生，基體是zui薄弱的部分。高性能環(huán)氧樹脂可吸收質(zhì)量比達(dá)7%的水分，是由差別溶脹誘導(dǎo)產(chǎn)生的應(yīng)力造成的失效。金屬類材料、陶瓷材料、玻璃材料等不會(huì)產(chǎn)生吸水現(xiàn)象，無(wú)需考慮濕老化問題。

2.4 蠕變

結(jié)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間受載荷作用，載荷不變而變形增大的現(xiàn)象稱為蠕變。陶瓷材料、玻璃材料屬于脆性材料，通常在常溫或低溫下不會(huì)發(fā)生蠕變；而金屬材料一般在高溫下低于屈服點(diǎn)應(yīng)力或常溫下高于屈服點(diǎn)應(yīng)力的情況下會(huì)發(fā)生蠕變，海水溫度變化一般在-2℃～+30℃，所以上述材料應(yīng)用于水下耐壓殼結(jié)構(gòu)時(shí)，都不需要考慮蠕變作用。然而復(fù)合材料即使處于常溫下也會(huì)發(fā)生，受蠕變影響較大。研究發(fā)現(xiàn)，蠕變現(xiàn)象會(huì)隨著拉伸方向與纖維方向夾角的增大而逐漸明顯，當(dāng)夾角為45°時(shí)zui為顯著。相同的基體條件下，碳纖維復(fù)合材料的蠕變比玻璃纖維復(fù)合材料小[24]。

3 應(yīng)用展望

通過(guò)對(duì)金屬材料和非金屬材料的簡(jiǎn)單分析，并結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)際應(yīng)用，初步展現(xiàn)了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、陶瓷材料、玻璃材料等非金屬材料應(yīng)用于潛水器耐壓殼的優(yōu)勢(shì)，但非金屬材料仍然存在許多問題有待解決。

1）工程設(shè)計(jì)中一般需考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)取值是統(tǒng)籌考慮材料性能、制造工藝等各方面的影響選取的。然而纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、陶瓷、玻璃等脆性材料在建造過(guò)程中，受工藝等因素的影響較大，導(dǎo)致材料的理論性能與實(shí)際性能有一定程度的偏差，需要將這些性能偏差計(jì)入安全系數(shù)，當(dāng)前缺乏針對(duì)高承載非金屬材料耐壓殼安全系數(shù)取值規(guī)范要求，仍需進(jìn)一步探索。

2）在力學(xué)性能方面，雖然近年來(lái)圍繞各向異性的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料圓柱殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析、強(qiáng)度預(yù)測(cè)已開展了一定的研究工作，但大多是基于軸壓的工況，而潛水器受靜水壓力作用包含軸向和周向雙重載荷，力學(xué)特性更為復(fù)雜，其力學(xué)特性尚不清晰，理論技術(shù)也有待完善。

3）與金屬殼體相同，復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)面臨大量設(shè)備、管路等穿艙開孔需求，復(fù)合材料承載是不同鋪層通過(guò)層間協(xié)調(diào)來(lái)承載，而開孔卻會(huì)破壞這種協(xié)調(diào)，需要更高的層間應(yīng)力實(shí)現(xiàn)這種協(xié)調(diào)，引起層間應(yīng)力和孔邊應(yīng)力大幅增加。玻璃、陶瓷作為脆性材料在加工、使用的過(guò)程容易造成材料損傷，形成開孔造成破壞。因此有必要對(duì)陶瓷的脆性進(jìn)行改善，進(jìn)行增韌設(shè)計(jì)，研究各類非金屬材料開孔處的應(yīng)力集中與補(bǔ)強(qiáng)問題。

4）由于封頭連接區(qū)域復(fù)合材料和鈦合金的剛度不連續(xù)，復(fù)合材料和鈦合金連接的結(jié)構(gòu)件極易出現(xiàn)連接區(qū)域破壞，還需要對(duì)端部復(fù)合材料進(jìn)行加固研究或者改變連接方式重新進(jìn)行剛度匹配，找到更適用的連接方式。
來(lái)源:艦船科學(xué)技術(shù)