NBI綜合測試臺真空筒體的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化
針對核聚變裝置中的中性束注入器真空筒體的工作要求,完成了綜合測試臺真空筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計,并對真空筒體各主要部件進(jìn)行了受力計算和靜力分析。分析結(jié)果表明,真空筒體各主要部件均滿足設(shè)計要求,且筒體各段的強(qiáng)度和剛度均遠(yuǎn)小于所選材料的屈服極限,存在材料浪費(fèi)。據(jù)此,在不改變材料的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對真空筒體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化后真空筒體重量和體積分別減少28.72%和26.87%,再次模擬分析表明,優(yōu)化后真空筒體的各主要部件均達(dá)到了性能要求。該分析優(yōu)化方法為復(fù)雜模型的優(yōu)化設(shè)計提供參考。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計;中性束注入器綜合測試臺;有限元;靜力分析
中性束注入器( Neutral Beam Injector, NBI) 是一套用來產(chǎn)生強(qiáng)流帶電粒子并對其進(jìn)行中性化的設(shè)備, 由離子源、中性化室、主真空室、偏轉(zhuǎn)磁鐵、漂移管道等組成。NBI 真空筒體是中性束粒子流經(jīng)過的重要通道, 為各種內(nèi)部部件提供真空環(huán)境和支撐平臺, 為能量及介質(zhì)的輸入和輸出提供接口, 同時提供各種信息的采集窗口。
NBI 綜合測試臺真空筒體筒體內(nèi)部工作環(huán)境復(fù)雜, 結(jié)構(gòu)性能和安全可靠性的要求高, 本文將有限元法和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論應(yīng)用于真空筒體的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化。有限元法廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域,其不規(guī)則幾何形狀、復(fù)雜載荷工況結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形計算能力十分突出, 已經(jīng)成為解決工程問題的重要手段之一。
1、NBI 綜合測試臺真空筒體受力分析
http://www.healwit.com.cn/systemdesign/032829.html
2、真空筒體的靜力分析
http://www.healwit.com.cn/systemdesign/032830.html
3、真空筒體的尺寸優(yōu)化
http://www.healwit.com.cn/systemdesign/032831.html
4、優(yōu)化后的真空筒體結(jié)構(gòu)分析
http://www.healwit.com.cn/systemdesign/032832.html
5、結(jié)束語
本文在有限元法的基礎(chǔ)上, 對NBI 綜合測試真空室進(jìn)行了受力分析計算, 同時根據(jù)受力分析結(jié)果對真空筒體進(jìn)行了靜力分析, 對靜力分析結(jié)果進(jìn)行分析研究, 給出了結(jié)構(gòu)的合理性判斷, 以及提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的途徑。再以結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論和方法為依據(jù), 通過尺寸優(yōu)化方法尋出了真空筒體的結(jié)構(gòu)最優(yōu)方案, 并對最優(yōu)方案進(jìn)行靜力分析, 將真空筒體優(yōu)化前后的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行對比, 為真空筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論依據(jù)。
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