關(guān)于ht-7u超導(dǎo)托卡馬克裝置真空室結(jié)構(gòu)的強度分析(存儲版)
【正文】 相應(yīng)的位置上，進行計算就可得到真空室在烘烤和運行狀態(tài)下的真實應(yīng)力情況。C烘烤時的應(yīng)力分析結(jié)果 單位：Kg/cm2 單位：Kg/cm2 第一種邊界條件下真空室應(yīng)力云圖 第二種邊界條件下真空室應(yīng)力云圖圖 18 真空室在100176。表5工況分類 最大應(yīng)力值 最大位移量 位置 大小 (Mpa) 位置 大小(mm) 夾層為大氣內(nèi)外側(cè)為真空 水平窗口與殼體連接處 水平喇叭窗口側(cè)面 夾層內(nèi)側(cè)為大氣外側(cè)為真空 水平窗口頸管側(cè)面上 窗口頸管側(cè)面上 夾層外側(cè)為大氣內(nèi)側(cè)為真空 水平窗口頸管側(cè)面上 窗口頸管側(cè)面上 內(nèi)外側(cè)為大氣夾層為真空 筋板與殼體 連接處 真空室D型端面處 3．工況3（夾層內(nèi)通壓力硼化水引起的應(yīng)力）：，出現(xiàn)在真空室內(nèi)外層與筋板連接的地方，出現(xiàn)在筋板、真空室殼層與水平窗口頸管相貫的地方。為了獲得該種非標(biāo)結(jié)構(gòu)的波紋管的剛度系數(shù)和應(yīng)力分布情況，建立了含有5個波的焊接波紋管結(jié)構(gòu)有限元模型，并沿垂直方向分別施加單位（1N/mm2）的載荷，模型采用板殼單元進行網(wǎng)格劃分和有限元分析的。表2 X方向 Y方向 Z方向 XOY面 XOZ面 YOZ面 上垂直窗口 0 1 0 0 0 0 下垂直窗口 0 1 0 0 0 0 水平窗口 0 0 1 0 0 0 D形端面（1） 1 1 0 0 0 0 D形端面（2） 1 1 0 0 0 0 l 真空室的有限元分析一．HT7U真空室主要參數(shù)的優(yōu)化與選擇（1）真空室厚度的優(yōu)化真空室殼層厚度不僅直接影響到真空室各項力學(xué)和物理性能，而且關(guān)系著整個裝置的工程造價。真空室所選用的316L不銹鋼的材料特性如下：密度：7961Kg/m3彈性模量：192Gpa泊松比：熱膨脹系數(shù)：熱導(dǎo)率： Cal/cm/s/C比熱：+06 CalCOSMOS的幾何模型是通過程序中提供的點、線、面體、區(qū)域、輪廓等幾何實體，借助坐標(biāo)變換，生成真空室的三維幾何模型，NASTRAN幾何模型是先通過UG生成三維CAD圖，然后通過PATRAN轉(zhuǎn)化為NASTRAN程序中的幾何模型，這些幾何模型實體只是用于產(chǎn)生有限元網(wǎng)格，形成計算模型的輔助工具，有限元的計算并不直接依賴于幾何實體，而是通過單元和節(jié)點來定義的。具體的理論推導(dǎo)可參考相關(guān)文獻。HT7U真空室的實際結(jié)構(gòu)是由圓柱殼和環(huán)形殼拼裝組合而成，當(dāng)容器受到內(nèi)壓、外壓或集中電磁載荷作用時，在真空室直線段與弧段連接處以及真空室曲面與窗口相貫的地方因為不能相互自由變形而產(chǎn)生局部彎曲，從而引起局部的彎曲應(yīng)力和薄膜應(yīng)力，由于這些應(yīng)力只發(fā)生在連接邊緣，因而又稱為邊緣效應(yīng)。在HT7U超導(dǎo)托卡馬克裝置真空室結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，為了獲得準(zhǔn)確的設(shè)計依據(jù)，在充分利用我所現(xiàn)有的有限元軟件COSMOS的同時，借助我國航空部門使用的成熟的有限元軟件NASTRAN 對真空室有限元分析進行了詳盡的力學(xué)計算和校核。COSMOS是由美國SRAC公司開發(fā)的面向微型機計算機的大型結(jié)構(gòu)分析軟件，其特點是不需要中小型或大型計算機的硬件條件，它可以直接在個人計算機上運行，計算分析成本相對較低，軟件售價僅需數(shù)千美元。這樣一方面由于結(jié)構(gòu)的連續(xù)性被破壞，在窗口頸管與真空室本體連接處將產(chǎn)生較大的附加彎曲應(yīng)力，另一方面由于器壁材料被削弱，會引起應(yīng)力增加和容器強度的減弱，在局部連接處出現(xiàn)應(yīng)力集中，另外加上真空室需要烘烤所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，以及等離子體破裂和垂直不穩(wěn)定事件所產(chǎn)生的電動力，使得真空室的載荷工況極其復(fù)雜。n更多企業(yè)學(xué)院： 《中小企業(yè)管理全能版》183套講座+89700份資料《總經(jīng)理、高層管理》49套講座+16388份資料《中層管理學(xué)院》46套講座+6020份資料1． 引言 HT7U真空室結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，它是一個截面為D形的雙層環(huán)體結(jié)構(gòu)，降低中子在超導(dǎo)磁體上的核熱沉積和對環(huán)境的污染，并且根據(jù)物理要求，還開有水平和上下垂直窗口，用于診斷、加熱、抽氣、充氣、冷卻等。表1給出了國際上幾個大型托卡馬克裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計時所使用的有限元分析軟件情況：表1 國際上大型托卡馬克裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計時所使用的有限元分析軟件 KSTAR SST1 ITER TPX JT60U 強度分析 ANSYS ANSYS ANSYS COSMOSNASTRANIDEAS COSMOSANSYS NASTRAN 結(jié)構(gòu)屈曲/失穩(wěn)分析 ANSYS ———— ANSYS COSMOSNASTRAN COSMOSANSYS ———— 溫度場的分布及熱應(yīng)力分析 FLUENT ANSYS ABAQUSFLUENT COSMOSANSYS ———— 流體分析 FLUENT ANSYS ABAQUSFLUENT ———— ———— 地震響應(yīng)及疲勞壽命的分析 ———— ———— DYNAN3DNASTRAN ———
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