在整個潛艇設計過程中，大約40%的重點和優先事項是其結構設計。設計其結構的整個過程也占用了大部份時間，因為它不僅與強度因素有關，還與與其相關的功能方面的關系有關。結構設計總是從確定結構將承受的載荷開始。潛艇在執行任務期間承受的載荷可分為以下幾類：1.潛水壓力引起的荷載：深度是最重要和決定性的結構設計標準之一。壓力船體是潛艇的主要結構元件，其設計能夠承受外部靜水壓力。它是為特定的坍塌深度而設計的，在該深度下，預計會在非常窄的範圍內發生完全破壞。坍塌深度實際上是透過將最大可操作深度（MOD）或使用深度乘以安全系數來計算的。該深度處的靜水壓力被視為所有壓力船體計算的設計壓力。在通常的設計中，使用1.5的安全系數，設計到這種極限的潛艇不應低於服役深度。然而，在允許2.5等更高安全系數的設計中，它們可以比服務深度更深地潛水，但僅在緊急情況下。2.沖擊載荷：潛艇的設計是為了承受水下爆炸產生的載荷（例如，水雷爆炸、水下大氣泡破裂產生的壓力）。水下爆炸的物理學是一個非常有趣的學科，與空氣中的爆炸相比，它是非常獨特的。要理解它，請觀看下面的視訊，並註意爆炸球是如何產生的，以及它是如何收縮和再次爆炸的，從而釋放出一團氣泡。
在爆炸的瞬間，會產生沖擊波，對爆炸點周圍的水施加徑向向外的壓力。這個爆炸球膨脹到球內壁上的內部壓力與周圍水產生的外部靜水壓力相等的程度。現在球已經膨脹，其中心的壓力低於外部壓力。這就是導致它收縮和內爆的原因。這種內爆產生了一團徑向膨脹的氣泡。同樣的收縮、內爆和膨脹過程依次重復，直到爆炸的能量完全消散。每次復發性爆炸的直徑和大小都小於前一次。 因此，這項研究有助於我們得出結論，當潛艇受到爆炸時，它應該能夠承受一系列沖擊波，而不是一次。試驗期間還觀察到，由於爆炸雲的每次收縮，潛艇都有被吸入爆炸雲中心的趨勢。最壞的情況是潛艇下的爆炸，其結果是吸力向下，如果在最大服務深度下引起，可能會導致潛艇被吸入更大的深度，從而因靜水壓力對結構造成額外的風險。
由HY-80鋼制成的厚球殼主要用於 潛艇的建造。它們構成了壓力的重要組成部份 船體。球殼是透過焊接預制殼體部件制成的 一起。由於焊接，殼體中會產生殘余應力 過程。本計畫旨在研究這些應力對 殼體在外壓載荷作用下的屈曲強度。
方法
殘余應力對殼體結構穩定性的影響將 使用數值方法進行研究。殘留誤差的精確輸入數據 分析需要應力場。
因此，對滿量程焊縫樣品的測量是使用 中子繞射技術。破壞性技術用於 比較。
使用以下方法計算臨界屈曲壓力非常困難 「正常」（隱式）有限元方法，由於數值不穩定（負 剛度矩陣）當結構達到臨界荷載時。因此 使用顯式有限元方法，主要用於崩潰分析。
潛艇概念設計
一個有趣的計畫，一個具有挑戰性的計畫，最後但並非最不重要的一個耗時的計畫。
這需要在4天內完成！！
客戶需要展示潛艇的新布局，顯示潛艇內的基本布局和空間。概念設計，需要基本尺寸，船體和框架計算，沒有任何細節。
船體形狀必須經過水動力效能測試，並在需要時進行最佳化。測得的皮膚摩擦力與亂流動能和視覺漩渦核心區域相結合，用於檢查船體在20節高巡航速度下的水中阻力。
不銹鋼潛艇：SUS212中的義大利305型NFS
義大利212型NFS不銹鋼潛艇將在德國TKMS集團的協助下建造，該集團將提供包括燃料電池在內的各種子系統。212 NFS潛艇代表了212A潛艇的升級和增強版本。現有資訊表明，212 NFS船體的長度將增加1.2公尺，總長度為58.3公尺。壓力船體本身將長41公尺，而船體寬度將保持不變，為7公尺。水面排水量約為1600噸，水下排水量約為2000噸。船體擴建將提高燃料承載能力和船員的生活空間，船員將由29人組成。
船體由非磁性 amanox 高強度不銹鋼制成，表面將采用含有含氟聚合物的汙垢釋放塗層材料。這種塗層有助於最大限度地減少汙垢堆積，減少航行過程中的阻力，並降低油耗。此外，還將實施新的高壓井噴系統（HEBD），以應對緊急情況。
不銹鋼305（SUS305）通常被稱為一種非磁性不銹鋼。 與標準奧氏體不銹鋼SUS304（18Cr8Ni）不同，SUS305也屬於奧氏體不銹鋼家族，含有大量的鎳（Ni）。這種高鎳含量有助於形成穩定的奧氏體相，使SUS305即使在冷軋後也能保持其非磁性狀態。SUS305材料中鎳含量的增加使它們能夠在整個加工階段保持其非磁性。
此外，當不銹鋼中鉻與鐵、鎳或錳結合時，會形成低磁導率的合金。這一特性確保了包括SUS305在內的不銹鋼在暴露於磁場時不容易被磁化。值得註意的是，某些不銹鋼即使在高溫下也完全沒有磁性，而其他金屬，如鐵，由於其鐵磁性，會顯著磁化。
鉻也是確保不銹鋼不具有磁性的關鍵元素。透過將鉻與鐵、鎳或錳結合，形成具有低磁導率的合金。這意味著不銹鋼在受到磁場作用時不容易被磁化。事實上，某些型別的不銹鋼即使在高溫下也保持非磁性，這與其他因其鐵磁特性而表現出磁性的金屬（如鐵）不同。
不銹鋼305還包括少量的碳，這在進一步降低其磁性方面起著作用。 碳的存在在合金內部產生了薄弱區域，導致電子流動中斷並阻止它們以產生永久性的方式排列磁鐵。因此，盡管某些不銹鋼在極端情況下（例如非常高的溫度）可能會表現出輕微的磁化，但一旦消除這些條件並且鋼再次冷卻，它們就會立即失去磁性。
由於其非磁性，SUS305 用於需要非磁性材料的通訊裝置元件和醫療裝置。 它還可用於與磁鐵結合使用的機械部件。特別是在電動汽車和其他套用中使用的電機部件中，SUS305因其強度高，不能被電機的磁鐵磁化，並且對電機旋轉效能的影響最小而成為常用。
潛艇的主要內容是它能夠潛入水面以下並進入合理的工作深度。對於載人潛水器，要求封閉體積保持在大氣壓下。這種需求不僅適用於人員，也適用於設計用於在大氣條件下執行的許多裝置。希望保持封閉的體積盡可能小，以限制承受深度和大氣壓之間的壓差所需的結構重量。在小型無人潛水器和ROV中，通常可以最大限度地減少承壓結構需要容納的體積，但對於大多數大型遠洋載人船舶，不可避免地需要在結構外殼內容納相當大的體積。可能是整個潛艇的設計導致決定在壓力船體內包括其他體積，盡管它們不一定要求處於大氣壓下;例如，一些主壓載艙可能包括在壓力船體內。在壓力船體內放置一些油箱也很方便，以便它們可以在大氣條件下執行。可變壓載艙通常位於壓力船體內，即使在某些情況下它們會受到海壓的影響。重要的是，當這些體積在壓力船體內時，應采取措施使它們與海壓隔離。
潛艇車輛的動力是確定其尺寸的最重要因素之一。如第4章所示，發電廠使用潛艇的重量和空間的比例很高，約35%的重量和總體積的50%用於發電和儲存。正如我們繼續展示的那樣，功率要求是由船舶的大小與速度一起確定的，因此設計人員在設計過程中遇到了一個迴圈，即根據推進裝置的體積要求進行功率評估的輸出本身就是該評估的重要輸入。在控制工程術語中，這是一個正反饋回路，很容易導致設計總尺寸的增長。
為水下常規潛艇提供動力是一項有效儲能並將其轉換為可用電力的練習。正是這個問題的解決方案決定了潛艇的水下續航能力。如前所述，只有當核電廠可用時，才能生產出真正的潛艇，因為正是開發了一種完全獨立於大氣層的能源，才使真正的潛艇成為現實。實用核子動力源的成功生產不僅使真正的潛艇的設計成為可能，而且還將續航能力限制轉移到了其他因素，例如船員和消耗品，因為核子動力源的續航力是以年而不是幾天或幾周來衡量的。
