【正文】 圖7 波紋管應力云圖（單位：MPa） 圖8 波紋管位移云圖 （單位：mm） 波紋管的計算結果如表4所示。在真空室有限元模型上加上計算獲得的真空室溫度場分布結果，（參見《HT7U溫度場分析》），并定義好真空室的各項熱性能參數(shù)及邊界條件。所以在設計時必須考慮這些地方的結構加強。 單位：Kg/cm2 單位：cm 圖 13 渦流電磁力引起的應力云圖 圖 14渦流電磁力引起的位移云圖 單位：Kg/cm2 單位：cm圖 15 HALO流電磁力引起的應力云圖 圖 16 HALO流電磁力引起的位移云圖四．真空室熱應力分析結果HT7U真空室除了受自重、大氣壓、硼化水壓和電磁載荷等作用力外，還受到由 單位：Kg/cm2 單位：Kg/cm2 第一種邊界條件下真空室應力云圖 第二種邊界條件下真空室應力云圖圖 17 真空室在250176。二．波紋管剛度及應力計算 真空室窗口頸管上的波紋管是采用厚度為1mm的不銹鋼板壓制成型后焊接而成，具體的制作過程詳見第九章。由于HT7U真空室是一種薄殼結構，其壁厚遠遠小于部件的整體尺寸，因此在有限元分析時如果將其視為一般的三維實體（SOLID）處理，不僅會增加網格難度，而且由于網格的崎變而不能獲得較為理想的計算結果，如果采用板殼單元模型進行分析，不僅可以簡化分析計算，而且可以獲得更為準確的分析計算結果，鑒于此，真空室的有限元分析采用了薄殼單元，但究竟選用什么形式的薄殼單元計算結果精度高、收斂快，對工程設計能夠更安全、更保守的參考依據(jù)，為了驗證這一點，COSMOS和NASTRAN分別采用了三結點三角形單元和四結點矩形單元進行分析計算。由于中面形變反映了整個結構的應力情況，所以空間殼體的應力分析的控制方程可以用六個中面形變的偏微分方程來描述。ANSYS有限公司由John Swanson博士創(chuàng)建于1970年，經過30年的發(fā)展和版本的推陳出新，憑借其先進的技術和可靠的質量，ANSYS軟件已得到世界諸多行業(yè)的認證，在國際上是ASME（美國機械工程師學會）、NQA（美國核安全局）認證的標準軟件之一，在中國也通過了全國壓力容器標準化委員會的嚴格考核，成為與中國壓力容器行業(yè)標準(JB473295)相適應的設計分析軟件。1． 引言 HT7U真空室結構極其復雜，它是一個截面為D形的雙層環(huán)體結構，降低中子在超導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。這樣一方面由于結構的連續(xù)性被破壞，在窗口頸管與真空室本體連接處將產生較大的附加彎曲應力，另一方面由于器壁材料被削弱，會引起應力增加和容器強度的減弱，在局部連接處出現(xiàn)應力集中，另外加上真空室需要烘烤所產生的熱應力，以及等離子體破裂和垂直不穩(wěn)定事件所產生的電動力，使得真空室的載荷工況極其復雜。在HT7U超導托卡馬克裝置真空室結構設計過程中，為了獲得準確的設計依據(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計算和校核。具體的理論推導可參考相關文獻。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)：熱導率： Cal/cm/s/C比熱：+06 Cal為了獲得該種非標結構的波紋管的剛度系數(shù)和應力分布情況，建立了含有5個波的焊接波紋管結構有限元模型，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格劃分和有限元分析的。C烘烤時的應力分析結果 單位：Kg/cm2 單位：Kg/cm2 第一種邊界條件下真空室應力云圖 第二種邊界條件下真空室應力云圖圖 18 真空室在100176?？傮w上說真空室的應力水準是在安全強度范圍內，具體的應力分析評定和真空室動態(tài)應力結構分析將在另外的報告中給出。這種熱應力有時可能達到很大的數(shù)值，如果不限制該應力大小，足以使真空室發(fā)生破壞，所以真空室的熱應力分析非常重要。 波紋管的計算應力云圖和位移云圖如圖8所示。根據(jù)第二章載荷工況的分類，真空室的靜態(tài)載荷有限元分析可分成以下工況進行計算：（詳細的動態(tài)力學和結構地震分析參見第七張）(1) 真空室的內側、外側或夾層等某處真空被破壞后，真空室就會受到大氣壓的不平衡作用，依照各種故障特點分成以下四種情況：A．夾層和內側為大氣，外側為真空B．夾層和外側為大氣，內側為真空C．夾層為大氣，內外側為真空D．夾層為真空，內外側為大氣(2) (3) 由于真空室本身及內部部件引起的自重(4) 真空室上感應渦流與