冷冻靶保护罩开启机构稳定性分析

发布时间：2020-07-31 17:47

【摘要】：冷冻靶技术是指：利用液氨的低温特性将聚变的燃料氘氚（D-T）气体在核聚变靶丸中进行冷冻，固态或液体的氘氚层在靶丸内壁成形。与同等条件下的非冷冻靶相比，热核聚变中子产额的量有明显增加。所以相对于非冷冻靶，这种靶能够有效的降低打靶能量，提高打靶效率。目前冷冻靶已经成为惯性约束聚变（ICF)中的主要使用的一种靶。采用冷冻靶的聚变装置需要满足两个条件：(1)保护罩移除的快速性，要求保护罩在100ms秒内完全打开(2)靶丸高的位置稳定性，冷冻靶系统的靶丸被定位在靶室中心5μm范围内。其去除过程对靶丸的定位造成较大影响,是冷冻靶系统设计的关键环节，屏蔽罩去除的速度、稳定性等将直接影响冷冻靶点火的成败。所以本论文中着重对冷冻把保护罩开启机构的速度，稳定性这两方面进行了计算与分析。本文得到的动力学方程以及减振方案，为冷冻靶保护罩开启机构的进一步优化提供了理论支持与数据参考。本文的主要内容包括：首先对开启机构进行运动学以及动力学分析，确定了该机构在某加速度下，系统中各个构件的运动量以及动力学量，包括加速度，速度，位移，力和力矩。采用拉格朗日方法进行动力学分析，分析求解得到了在开启机构工作时，作用在支撑端的力和力矩。其次分析冷冻靶定位平台——六自由度并联系统的刚度，得到了六自由度定位机构的基本模态以及刚度模型。分析支座反力的特点以及定位平台的变形函数，分析该系统无法满足靶丸的位置稳定性要求的原因。提出采用钢丝绳减振器进行减振。建立了以角速度，钢丝绳隔振器刚度以及位置分布为参变量的优化模型。以六自由度定位平台的振动函数为优化目标函数，刚度分布以及加速度运动规律为优化变量，以机构的结构参数以及六自由度平台的振型为约束函数，采用非线性优化函数得到了各个优化变量的值。然后采用动力学仿真软件与有限元分析软件进行联合仿真。建立了六自由度定位平台有限元分析模型，对该模型进行模态分析，得到了其模态中性文件。将定位平台进行柔性处理，对冷冻靶保护罩开启机构-钢丝绳隔器-定位平台系统进行动力学仿真，得到了其运动过程中作用在六自由度定位平台生的支反力以及六自由度定位平台的振动图像，验证了理论分析结果。最后，搭建了实验平台。利用激光测振仪测得了开启机构工作时模拟靶的振动数据，分析了实验结果。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TL632

【参考文献】