關(guān)于ht-7u超導(dǎo)托卡馬克裝置真空室結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度分析(完整版)
【正文】 到的計算精度是足夠的，且運算的速度快一點，不容易出錯。它的有限元分析方法主要分為以下步驟：（1） 確定計算模型——離散結(jié)構(gòu)，劃分網(wǎng)格（2） 單元分析——假定單元位移函數(shù)，建立單元的節(jié)點力與節(jié)點位移關(guān)系式，計算單元剛度矩陣，把外加在單元上的載荷轉(zhuǎn)化為節(jié)點載荷（3） 整體分析——將各單元的剛度矩陣集合形成總剛度矩陣，建立結(jié)構(gòu)各節(jié)點的平衡方程，形成結(jié)構(gòu)的整體方程組[K]{U}= {F}[K] 是結(jié)構(gòu)剛度矩陣, {U}是節(jié)點位移向量， {F}是節(jié)點載荷向量（4） 引進(jìn)邊界條件——修改結(jié)構(gòu)的平衡方程（5） 解線性代數(shù)方程組——求出結(jié)構(gòu)的各節(jié)點位移分量（6） 計算單元應(yīng)力——利用已解得的各節(jié)點位移分量，計算各單元應(yīng)力根據(jù)以上六個步驟不斷優(yōu)化網(wǎng)格參數(shù)進(jìn)行計算即可以求得真空室在外載荷作用下得應(yīng)力、應(yīng)變和位移大小。只有借助有限元方法考慮彎曲效應(yīng)采用殼體模型進(jìn)行分析計算。HT7U托卡馬克裝置真空室內(nèi)外殼層采用的就是薄殼結(jié)構(gòu)，因為真空室的壁厚遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于真空室的總體結(jié)構(gòu)尺寸。NASTRAN的供應(yīng)商是MSC公司，總部設(shè)在洛衫機(jī)，是享譽(yù)全球的工程校驗，有限元分析和計算機(jī)仿真軟件的供應(yīng)商，它先后在1989年收購了流體CAE軟件Pisces International公司，1993年收購了著名CAD供應(yīng)廠商Aries Technology公司，1994年 收購當(dāng)時全球第二大CAE公司PDA Engineers，1998年收購機(jī)構(gòu)動力學(xué)和運動學(xué)仿真軟件公司Knowledge Revolution，1999年收購頂尖高度非線性CAE軟件公司 MARC等，在CAE行業(yè)奠定了無可爭議的霸主地位。目前國外的一些大中型在建的超導(dǎo)托卡馬克裝置如韓國的KATAR、印度的SST1等都已先后引進(jìn)了有限元計算這一先進(jìn)的技術(shù)，通過模擬裝置各種不同運行工況下的受力情況，分析裝置在各種極端載荷下的安全和可靠性能，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計參數(shù)，從而為超導(dǎo)托卡馬克裝置的建造提供了可靠的依據(jù)，不僅為工程節(jié)省了時間和經(jīng)費，而且也避免了工程上許多不必要的失誤和重復(fù)?！秶鴮W(xué)智慧、易經(jīng)》46套講座《人力資源學(xué)院》56套講座+27123份資料《各階段員工培訓(xùn)學(xué)院》77套講座+ 324份資料《員工管理企業(yè)學(xué)院》67套講座+ 8720份資料《工廠生產(chǎn)管理學(xué)院》52套講座+ 13920份資料《財務(wù)管理學(xué)院》53套講座+ 17945份資料《銷售經(jīng)理學(xué)院》56套講座+ 14350份資料《銷售人員培訓(xùn)學(xué)院》72套講座+ 4879份資料HT7U超導(dǎo)托卡馬克裝置真空室結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度分析HT7U真空室及PFC設(shè)計組 HT7U 超導(dǎo)托卡馬克裝置真空室作為裝置的關(guān)鍵部件之一，不僅受到自重、大氣壓、電動力等作用，還受到250176。因此在HT7U裝置的真空室設(shè)計過程中引進(jìn)有限元這一先進(jìn)技術(shù)意義十分重大。NASTRAN不僅始終作為美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)飛行器適航證領(lǐng)取的唯一驗證軟件，而且還是中國船級社指定的船舶分析驗證軟件(CCS/CC(1997)118附件)。在這種薄殼的理論計算中，可分為兩大類：薄膜理論和彎曲理論。根據(jù)薄壁結(jié)構(gòu)的特點，在板殼結(jié)構(gòu)力學(xué)模型中，可近似地用結(jié)構(gòu)中面形變來描述結(jié)構(gòu)的應(yīng)力情況。然后對計算得結(jié)果進(jìn)行后處理，打印結(jié)果數(shù)據(jù)、繪制應(yīng)力和位移云圖。而在真空室殼體與窗口相貫的地方，形狀不連續(xù)并且出現(xiàn)突變或，如果仍然采用自動網(wǎng)格，就無法獲得合適的網(wǎng)格，這樣 圖2 真空室的有限元模型只能依靠映射網(wǎng)格，人為地指定真空室與窗口連接處的曲線或曲面上的網(wǎng)格數(shù)量及網(wǎng)格大小進(jìn)行分網(wǎng)，在可能出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位進(jìn)行網(wǎng)格加密。C（夾層內(nèi)有壓力硼化水）， 窗口端面為室溫，溫度梯度以及熱變形受到限制引起的熱應(yīng)力，同時有渦流和HALO 電流引起的電磁力作用l 邊界條件 HT7U真空室是通過窗口頸管與外真空杜瓦相連的，窗口端面固定在杜瓦壁上，在每個窗口頸管上又焊有特制的焊接波紋管以吸收真空室熱脹冷縮引起的熱變形，底部是通過一個低剛性支撐固定在外杜瓦底座上，由于波紋管的存在，上垂直窗口頸管允許沿垂直方向做一定范圍內(nèi)的上下移動，水平窗口頸管可以沿水平方向運動，同時由于波紋管本身就是一個彈性構(gòu)件，窗口波紋管可用加在窗口單元上的等效彈簧邊界元來代替，波紋管在X、Y、Z三個方向上的剛度是通過實驗和理論計算獲得的?？紤]到上垂直窗口很長并且是焊接在真空室本體上，真空室本體剛性又較好，因此可將真空室與頸管相連的地方視為全固定約束邊界來進(jìn)行計算。表4波紋管波數(shù) 垂直壓力 變形量 最大應(yīng)力 剛度 5 9294N 157MPa 320N/mm 三．真空室靜態(tài)有限元力學(xué)分析結(jié)果 根據(jù)真空室的結(jié)構(gòu)尺寸，并將材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化結(jié)果定義成真空室有限元分析模型的實參數(shù)，就可以得到真空室在各種工況下的應(yīng)力分布情況。其結(jié)果如圖114所示。通過計算得知邊界條件對真空室的應(yīng)力分析結(jié)果影響較大，為了更好地反映邊界條件對真空室應(yīng)力計算的影響，以及真空室在烘烤及運行狀態(tài)下實際的受力大小，分別進(jìn)行了三種情況的計算，一種是按照表2定義的邊界條件進(jìn)行計算，應(yīng)力分析結(jié)果如圖17所示，250176。C運行時的應(yīng)力分析結(jié)果 單位：Kg/cm2 單位：mm 第三種邊界條件下真空室應(yīng)力云圖 第三種邊界條件下真空室應(yīng)力云圖圖 21 真空室在250176。C烘烤時產(chǎn)生的應(yīng)力最大，最大應(yīng)力出現(xiàn)在下垂
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