塑性分析设计方法主要包括：1、弹塑性分析法。2、极限载荷分析法。这种设计方法能在更大程度上体现出材料的承载能力和节能减排能力。目前，真实的应力-应变数据的材料应变硬化是不完整的，对模型法精度的极限分析虽然小于弹塑性分析方法，但计算时间昂贵，硬件简单易用。极限荷载法在现阶段的应用更为广泛。[3]由于碟形封头受力情况相比其它类型来说较差，在6km的深海中无法承受更大的应力，容易发生破坏，无法保护内部元件。因此，本文将考虑另外几种形式的封头。对于球柱形组合，相关应力分析也做了许多，但使用的这种方式非常的复杂，不能及时的做出结论，因此没有多大的帮助。而在储备浮力、壳内空间利用率、流

线型等方面综合比较可知，蛋形封头在这些方面具有比较不错的优势[5]。为了改进封头的空间利用率和强度问题，本文提出了新型的封头形式并应用有

限元软件ABAQUS对不同形状不同数据的封头进行强度及有限元分析计算。对外压封头的研究对提高耐压壳乃至海底电缆的综合性能、保障我国大洋勘查与深海科学研究等具有重要意义。

1.3国内外研究现状

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.4本文的主要研究内容

首先，针对给定的对象，依据电缆封头尺寸参数，完成电缆封头三维造型；并运用有限元软件对设计的几种电缆封头进行应力分析，以及运用有限元软件进行线性屈曲与非线性屈曲分析；然后利用公式解得不同方案封头的容积、浮力系数等基本数据，再通过各方面综合比较，选择出最佳封头方案；最后为选择的封头设计相应的法兰，并考虑其密封性。

第二章电缆封头保护装置整体设计

2.1整体结构设计

封头也被叫成罩筒，它是一种耐压容器，通常被装在筒体的两端，且可以用两种方式将其与筒体连接，首先，可以以焊接的方式将封头焊接在筒体两端；也可以利用法兰连接的方式。封头还可以被用在管道的末端用来封堵。本文所介绍的封头属于耐压容器中的深海壳。深海壳，顾名思义，是被投入用在深海区域进行工作的一类压力容器。

图2-1 封头结构示意图

其中，1为水密连接器，没有放进电缆线时用来密封；2为插座螺钉，用来将水密连接器固定在法兰盖上；3为把手；4为法兰盖，用来密封的主要装置；5为内六角螺栓，用来连接法兰和封头；6为封头，耐压壳。

2.2封头设计

2.2.1封头外形设计依据

封头的作用是承受海底高压，保护内部元件在深海6km中能够安全运行，因此应在封头内部划分出足够的固定区域可供放置众多内部元件。

图2-2 以碟形封头为例，虚线部分为内胆

如图2-2所示，以原始碟形封头模型为例，加粗蓝色虚线部分为内部划分出的空间，称之为内胆。横长为182mm，竖长为86mm，封头的内轮廓设计以此为基准，为保证内部元件合理安排，中心轴至内轮廓的任意一条垂直距离都不应超过这距离。厚度则是应用ABAQUS软件进行逆推法测出的，对每一种封头先设定一个厚度，然后经过ABAQUS分析得出这个厚度时的最大应力。反复调试后，当所设置的厚度经分析出的压力最小时，即能得出适合于这种封头的最小厚度。

2.2.2原方案（原模型）：标准碟形封头

图2-3所示为标准碟形封头设计图。经计算，最小厚度为13mm。标准碟形封头的结构是由两段圆弧和一段直线组成的。如图所示，在上述模型中，存在三个区域，第一个区域为半径275mm的球壳区域，第二个区域为半径20mm的过渡段转角区域，第三个区域为圆筒部分。