环肋圆柱壳具有优越的水动力形状，更有利的内部布置，更轻巧的外部结构，更低的制造成本。与多曲率复杂球壳相比，圆柱壳受初始几何缺陷的影响比较小。环肋圆柱耐压壳的设计时，最合理的情况是，当计算载荷等于壳板的临界屈曲载荷时，壳板的最大轴向、周向应力以及肋骨应力均刚好达到或接近其许用应力值。这样无论从壳体强度还是稳定性的角度来说，结构的材料均得到了充分的利用。但这也是理想状态，具体设计时应根据具体情况合理取舍。对于圆柱形耐压壳，为了水动力性能更好，同时便于舱内布置，一般采用球形耐压壳与加肋柱形耐压壳相联接，构成整个耐压舱壳的结构形式。

3  耐压舱壳体的相关研究成果

    多年来，各国专家针对环肋圆柱壳的强度、稳定性、噪声等问题开展了大量研究。帕克和伊姆介绍了一种针对非线性、大变形结构的有限元分析法则，该法则可以用来预测承受周向及轴向应力的环肋圆柱壳的破坏载荷；英国防务研究局的Graham 博士应用解析的方法，特别是非线性有限元法，讨论了潜艇和潜水器壳体结构在设计中的一些主要问题 [6]；佩格运用非线性有限元的手段针对轴对称耐压壳上的一些次要结构，如甲板、开口、液舵等对总体失稳载荷的影响进行了研究[7]；Trouwborst通过试验的方法论证了肋骨形式选择不当时环肋圆柱壳结构的“侧倾屈曲”现象[8]。随着对人们对于计算方法的不断研究，研究人员逐渐将环肋圆柱壳的设计分成强度、稳定性校核和优化设计两个部分。上海交通大学的陈炉云和王德禹应用 iSIGHT 与Patran/Nastran 软件集成，对环肋圆柱壳进行了动力学优化设计[9]。哈尔滨工程大学的杨卓懿等人应用 iSIGHT 与 ANSYS 软件的集成，对环肋圆柱壳进行了静力学的优化设计[10]。这些研究为潜水器耐压舱的研究奠定了很好的理论基础。目前，在耐压舱的结构设计时主要利用ANSYS、Matlab、iSIGHT等仿真优化优化软件来进行，大大降低了计算难度。

 耐压舱壳体研究发展趋势

    从国外载人潜水器的发展历史来看，潜水器的装配重量由大到小，工作深度由浅到深。目前美俄仍然在筹建新型的载人潜水器，以保持和扩大其在海洋领域高技术的领先优势，确保其在海洋方面的巨大经济利益[11]。目前，中国“蛟龙号”潜水器已实现了7000米级的深潜，可以探测99.8%的海洋区域，标志着我国在海洋探测领域的巨大成功。

根据用途不同，潜水器的外形也具有不同的特征。搭载的设备和潜水器功能的不同，要求设计者对潜水器框架结构的选择和设计更为灵活与多样。但在潜水器外形不断变化的同时，它的心脏部分——耐压舱结构并没有太多的方案可供选择，这主要是由水动力要求、载重要求、内部空间布置要求、加工制造的难易程度以及成本等因素所决定的。

随着计算机辅助工程(CAE)技术的快速发展和普及，使得有限元数值仿真分析法在耐压壳体结构分析中得到广泛应用。有限元数值仿真分析在对耐压壳体进行分析时，只有正确估计位移边界条件和载荷，才能得到正确结果。但是对于一些特殊结构以及非线性等复杂问题，需要借助试验的方法，才能正确掌握结构的位移边界条件和载荷。因此，从当前耐压壳体研究情况来看，近年来有不少学者和专家开始利用有限元数值仿真与试验相结合的方法对耐压壳进行了研究。特别是有限元和试验混合建模分析的方法，这将成为未来耐压舱壳体结构动力学分析的重要手段。混合建模分析不但可以精确地对耐压舱壳体结构进行动力学分析，还可以方便地对耐压舱壳体结构进行动力学修正和优化。近几年，基于混合建模分析的应用分析软件开始涌现。新分析方法的提出使得人们对耐压舱壳体结构的研究变得更加科学可靠[1]。