ITER极向场PF1内馈线支撑的设计与分析

发布时间：2021-08-08 08:32

　　ITER极向场PF1内馈线支撑结构是整个ITER装置馈线系统的重要组成部分。本学位论文运用CATIA和ANSYS Workbench软件建立了其有限元模型,并且完成了强度设计、稳定性分析以及动力学仿真分析。通过分析结果与应力极限评定准则比较,最终得出合理的设计方案。本论文主要研究内容如下：（1）对ITER极向场PF1内馈线支撑进行了结构设计。依据低温设计准则和机械设计准则进行了选材,分析了极向场PF1内馈线支撑的力学要求和位置要求,及可能出现的三种工况,对馈线支撑的支撑架和紧固件进行了结构设计,并运用CATIA软件建立了几何模型。（2）根据极向场PF1内馈线支撑在馈线系统停机状态、冷却状态和运行状态所承受的载荷情况,通过ANSYS Workbench软件对各种工况下的极向场PF1内馈线支撑结构进行静力学求解,求出支撑结构各个工况下最大应力的数值,并且根据应力极限评定准则进行强度校核。（3）由于ITER极向场PF1内馈线支撑属于薄板结构设计,首先对其进行失稳理论分析和薄板屈曲的特性研究,然后通过ANSYS Workbench有限元分析软件进行稳定性分析（特征值屈曲分析）,求出其屈曲载荷系... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
致谢
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 磁约束核聚变研究与托卡马克
        1.2.1 磁约束核聚变的研究
        1.2.2 托卡马克装置原理
    1.3 托卡马克装置—ITER
        1.3.1 ITER装置主要组成部分
        1.3.2 ITER Feeder结构
        1.3.3 极向场PF馈线系统
    1.4 本课题来源、意义及主要内容
        1.4.1 本文的课题来源及意义
        1.4.2 本论文主要研究内容
第2章 三维有限元分析的理论基础
    2.1 引言
    2.2 弹性力学基本理论
        2.2.1 三个基本方程
        2.2.2 两个边界条件
    2.3 有限元法在产品开发中的应用
    2.4 ANSYS Workbench分析软件
        2.4.1 ANSYS Workbench特点
        2.4.2 ANSYS Workbench数值模拟过程
        2.4.3 Workbench与经典ANSYS对比
    2.5 本章小结
第3章 极向场PF1内馈线支撑强度设计
    3.1 引言
    3.2 极向场PF1内馈线支撑设计
        3.2.1 极向场PF1支撑设计准则
        3.2.2 极向场PF1支撑材料选择
        3.2.3 极向场PF1内馈线支撑模型建立
    3.3 应力极限评定准则
    3.4 极向场PF1内馈线支撑静力学分析
        3.4.1 几何模型处理
        3.4.2 单元类型选择
        3.4.3 材料属性定义
        3.4.4 网格划分
        3.4.5 载荷工况和边界条件
        3.4.6 加载求解及结果分析
    3.5 极向场PF1内馈线支撑改进与分析
        3.5.1 改进模型方案实施
        3.5.2 改进模型分析验证
    3.6 本章小结
第4章 极向场PF1内馈线支撑稳定性分析
    4.1 引言
    4.2 稳定性问题分类
    4.3 薄板屈曲的特点
    4.4 薄板稳定分析方法
        4.4.1 静力平衡法
        4.4.2 能量法
        4.4.3 有限元法
    4.5 极向场PF1内馈线支撑线性屈曲分析
        4.5.1 线性屈曲分析求解方法
        4.5.2 极向场PF1内馈线支撑求解分析
        4.5.3 极向场PF1内馈线支撑失稳判定
    4.6 本章小结
第5章 极向场PF1内馈线支撑动力学仿真分析
    5.1 引言
    5.2 极向场PF1内馈线支撑模态分析
        5.2.1 模态分析基本原理
        5.2.2 极向场PF1内馈线支撑模态求解
    5.3 极向场PF1内馈线支撑地震响应谱分析
        5.3.1 响应谱分析基本原理
        5.3.2 法国卡达拉奇加速度反应谱
        5.3.3 极向场PF1内馈线支撑谱单点响应谱分析
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 本文展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈核聚变能源——未来的清洁能源[J]. 房俊文.  中国西部科技. 2012(03)
[2]基于无力矩理论的ITER外真空杜瓦力学特性分析[J]. 田杰,汪献伟,张晔.  机械制造. 2011(09)
[3]ITER极向场内馈线的结构设计[J]. 程旺,刘正士,宋云涛,刘素梅.  核聚变与等离子体物理. 2011(03)
[4]中国进入核聚变先进国家行列[J]. 张橙华.  物理教师. 2011(05)
[5]磁约束核聚变托卡马克等离子体与壁相互作用研究进展[J]. 吕广宏,罗广南,李建刚.  中国材料进展. 2010(07)
[6]可控核聚变与国际热核实验堆（ITER）计划[J]. 冯开明.  中国核电. 2009(03)
[7]有限元法的基本思想与发展过程[J]. 鲁建霞,苟惠芳.  机械管理开发. 2009(02)
[8]ITER超导馈线系统的设计[J]. 张远斌,武松涛,宋云涛,王建青.  核聚变与等离子体物理. 2005(03)
[9]磁约束受控热核聚变研究中的物理问题——写于世界物理年[J]. 董家齐.  科学中国人. 2005(09)
[10]EAST超导托卡马克冷屏结构与受力分析[J]. 谢韩,廖子英.  核聚变与等离子体物理. 2005(02)

博士论文
[1]多工况下ITER中心螺管馈线系统的优化设计与动力分析[D]. 王开松.合肥工业大学 2008

硕士论文
[1]ITER中子屏蔽结构的设计与分析[D]. 邵珠振.安徽理工大学 2012
[2]ITER纵场磁体超导馈线系统线圈终端盒的设计与分析[D]. 傅丽莹.安徽理工大学 2010
[3]ITER纵场磁体馈线系统超导母线支撑的设计与分析[D]. 陈晨.安徽理工大学 2010



本文编号：3329608