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-資料下載頁(yè)
2025-06-22 15:56本頁(yè)面
【正文】 單位：cm 圖 11 壓力硼化水引起的應(yīng)力云圖 圖 12 壓力硼化水引起的位移云圖4．工況4（真空室在由渦流引起的電磁載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)力）：由于真空室上的渦流是局部形成閉合回路的，分布在整個(gè)真空室的本體上，但對(duì)真空室破壞性最強(qiáng)的是作用在真空室窗口附近電磁力。，出現(xiàn)在下垂直窗口頸管與真空室殼層相貫的地方，出現(xiàn)在真空室的上窗口端。其結(jié)果如圖114所示。5．工況5（真空室在由HALO電流引起的電磁載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)力）：這種工況下的應(yīng)力分析基本同工況4相同，HALO電流引起的電磁載荷主要集中在下垂直窗口附近，由于該電磁載荷作用，出現(xiàn)在下垂直窗口頸管小半徑端與真空室殼層相貫的地方，出現(xiàn)在下垂直窗口頸管上。其結(jié)果如圖116所示。 單位：Kg/cm2 單位：cm 圖 13 渦流電磁力引起的應(yīng)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(yīng)力云圖 圖 16 HALO流電磁力引起的位移云圖四．真空室熱應(yīng)力分析結(jié)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(yīng)力云圖 第二種邊界條件下真空室應(yīng)力云圖圖 17 真空室在250176。C烘烤時(shí)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。C運(yùn)行時(shí)的應(yīng)力分析結(jié)果于壁處理烘烤溫度分布不均勻或受熱膨脹被限制而引起的熱應(yīng)力。這種熱應(yīng)力有時(shí)可能達(dá)到很大的數(shù)值，如果不限制該應(yīng)力大小，足以使真空室發(fā)生破壞，所以真空室的熱應(yīng)力分析非常重要。在真空室有限元模型上加上計(jì)算獲得的真空室溫度場(chǎng)分布結(jié)果，（參見《HT7U溫度場(chǎng)分析》），并定義好真空室的各項(xiàng)熱性能參數(shù)及邊界條件。通過計(jì)算得知邊界條件對(duì)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(duì)真空室應(yīng)力計(jì)算的影響，以及真空室在烘烤及運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)際的受力大小，分別進(jìn)行了三種情況的計(jì)算，一種是按照表2定義的邊界條件進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)力分析結(jié)果如圖17所示，250176。，100176。C運(yùn)行時(shí)最大應(yīng)力為207Mpa，應(yīng)力集中主要出現(xiàn)在各窗口端面的邊界上以及窗口頸管與殼層相貫的地方，另一種是將所有窗口端面的約束條件解除，應(yīng)力分析結(jié)果如圖18所示，250176。C烘烤時(shí)最大應(yīng)力為113MPa，100176。，應(yīng)力集中主要出現(xiàn)在窗口頸管與殼層相貫的地方，還有一種就是首先通過有限元分析獲得上、下垂直窗口、水平窗口以及底部低剛性支撐在X、Y、Z三個(gè)不同方向上的剛度系數(shù)，其有限元模型如圖19，然后將這些剛度系數(shù)分別加到NASTRAN模型相應(yīng)的位置上，進(jìn)行計(jì)算就可得到真空室在烘烤和運(yùn)行狀態(tài)下的真實(shí)應(yīng)力情況。 圖19 真空室邊界處剛度計(jì)算有限元模型 通過垂直窗口頸管、水平窗口頸管和底部支撐有限元計(jì)算的單位變形量可以獲得真空室各窗口端面的在X、Y、Z三個(gè)方向上的剛度系數(shù)，如表6所示。表6剛度系數(shù) N/mm 垂直窗口 水平窗口 底部支撐 X方向 1680 160 146627 Y方向 32 2577 58479 Z方向 1492 2630 1602 將以上這些剛度系數(shù)分別施加到NASTRAN模型相應(yīng)的位置上，就能夠得到如下真空室在不同狀態(tài)下的應(yīng)力分布情況。 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 20 真空室在100176。C運(yùn)行時(shí)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(shí)的應(yīng)力分析結(jié)果 4．結(jié)論 從以上分析結(jié)果看，真空室在250176。C烘烤時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力最大，最大應(yīng)力出現(xiàn)在下垂直頸管與底部低剛性支撐的連接處，另外在各窗口與真空室殼層相貫的地方有應(yīng)力集中現(xiàn)象，特別是上、下垂直窗口小半徑端與殼層相貫處。所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮這些地方的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)?？傮w上說真空室的應(yīng)力水準(zhǔn)是在安全強(qiáng)度范圍內(nèi)，具體的應(yīng)力分析評(píng)定和真空室動(dòng)態(tài)應(yīng)力結(jié)構(gòu)分析將在另外的報(bào)告中給出。22 /
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