40T混合磁体外真空杜瓦平台设计及优化

发布时间：2017-09-23 19:16

  本文关键词：40T混合磁体外真空杜瓦平台设计及优化

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【摘要】：本课题来源于国家大科学工程“稳态强磁场装置”中40T混合磁体装置项目。国际上拥有20T以上的稳态磁体的强磁场实验中心仅分布在主要的工业大国,中国的强磁场实验室成立于1980年。40T混合磁体的建立将标志我国将与美、法、荷、日并列成为世界五大稳态强磁场科学中心之一,对于提升我国相关前沿学科的基础研究水平、带动相关新兴高技术产业的发展具有重要意义。 40T混合磁体外杜瓦平台是强磁场装置的重要部件之一,平台在强磁场条件下工作环境非常复杂,平台主要包括两大部分：真空杜瓦、抽气系统。课题对40T混合磁体外杜瓦平台进行结构设计及分析,满足磁体运行所需的真空环境；满足磁体励磁机运行过程平台的稳定性。通过ANSYS分析,优化结构方案,并保证在故障状态下设备的安全性。 课题从稳态磁场装置工程及其意义介绍开始,根据超导磁体对平台的基本功能需求及结构要求,系统全面的介绍该平台的结构形式,对整体平台的设计、建模进行详细的阐述。同时利用CATIA软件的机械设计模块建立关键零部件有限元模型,通过ANSYS分析软件分析该构件在实际载荷及故障载荷条件下的应力和形变的响应,得出静力分析及优化分析的结果,对整个平台受力状况进行全面分析和展示。确定平台结构后,对平台真空室做理论计算和设计。通过放气量计算,对选泵、配泵及管路设置和抽气时间等有一个比较全面的计算描述。最后文章通过对于特殊部件数控模拟实际加工验证结构合理性。激光测量仪对产品加工过程关键尺寸进行有效的测量和实时监测,对大尺度环境现场装配的精度控制及装配进行测量的方式,对数据、模型及有限元分析结果对比分析。 通过计算机集成化制造思想指导整个设计制造及装配过程,将设计-生产-装配过程程序化、节点化及参数化,从而控制整个流程。对40T混合磁体工作平台进行相关结构及性能研究,对其相关参数进行优化及性能预测,为该平台的生产及装配使用提供指导和依据。
【关键词】：40T 杜瓦 强磁场 真空 激光跟踪仪
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH702
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-23
• 1.1 课题意义16-17
• 1.2 课题背景17
• 1.3 国内大型实验装置现状17-21
• 1.3.1 EAST托卡马克装置真空室结构18
• 1.3.2 ITER真空18-20
• 1.3.3 美国SCH磁体装置20-21
• 1.3.4 其它强磁场装置21
• 1.4 论文主要内容21-22
• 1.5 本章小结22-23
• 第二章 杜瓦结构设计23-30
• 2.1 杜瓦结构选型23-27
• 2.1.1 外筒体组件结构选型23-24
• 2.1.2 盖板组件结构选型24-25
• 2.1.3 下底板及支撑组件结构25-26
• 2.1.4 中筒组件结构26-27
• 2.2 材料选择27-28
• 2.3 初步设计28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 杜瓦结构计算30-34
• 3.1 外筒、内筒体负荷计算30-31
• 3.2 盖板负荷计算31-32
• 3.3 下底板负荷计算32
• 3.4 支撑组件负荷计算32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 杜瓦结构有限元分析34-50
• 4.1 有限元法简介34-35
• 4.2 CATIA简介35-37
• 4.3 ANSYS简介37-38
• 4.4 杜瓦有限元分析38-49
• 4.4.1 杜瓦受力情况38-39
• 4.4.2 筒体、盖板组件有限元分析39-42
• 4.4.3 下底板及支撑组件有限元分析42-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 杜瓦真空系统设计50-67
• 5.1 设计概述50-51
• 5.1.1 真空系统设计已知条件50
• 5.1.2 真空系统设计计算的一般程序50
• 5.1.3 真空系统设计中需注意的问题50
• 5.1.4 杜瓦的真空技术要求50-51
• 5.2 抽气方案选择51-53
• 5.2.1 常用抽气方案51-52
• 5.2.2 最终抽气系统方案52-53
• 5.3 主抽气管道壁厚选择53-55
• 5.3.1 主管路有限元分析53-55
• 5.4 真空室组件计算55-57
• 5.4.1. 杜瓦真空腔体结构描述55
• 5.4.2 组件计算55-57
• 5.5 选主泵57-63
• 5.5.1 真空室内放气流量的计算57
• 5.5.2 主泵抽速粗算57-58
• 5.5.3 主泵选取与验证58-61
• 5.5.4 前级泵的选配61-62
• 5.5.5 前级泵验证62-63
• 5.6 抽气时间的计算63-65
• 5.6.1 预真空抽气时间的计算63-65
• 5.6.2 主泵抽气时间计算65
• 5.7 本章小结65-67
• 第六章 杜瓦工艺流程及检测67-74
• 6.1 零部件工艺流程67-71
• 6.1.1 上盖板工艺流程67-68
• 6.1.2 上筒体、下筒体工艺流程68
• 6.1.3 中筒体工艺流程68-70
• 6.1.4 底板工艺流程70
• 6.1.5 支撑组件70-71
• 6.2 尺寸检测71-73
• 6.2.1 LEICA AT401激光跟踪仪介绍71-72
• 6.2.2 场地基准搭建72
• 6.2.3 测量与分析72-73
• 6.3 本章小结73-74
• 第七章 总结和展望74-76
• 7.1 设计工作总结74
• 7.2 主要创新点74
• 7.3 展望74-76
• 参考文献76-78
• 读硕士学位期间发表的论文78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：907017