核聚变真空室1/8焊接工装关键技术研究

发布时间：2023-05-07 17:52

　　核聚变的反应装置以托卡马克装置为主,而作为磁体、偏滤器等组件的安装基础,真空室是托卡马克装置的重要组成部分。真空室为高约11m,宽约6m的D-形壳体结构,对焊接精度有很高要求。本文提出了真空室1/8扇区专用焊接工装并提出了对焊接后可能出现的焊接变形进行分时迁移矫正的方法,并通过实验进行了验证。主要内容包括:首先,根据真空室1/16扇区模型,对其拼焊成1/8扇区过程的专用焊接工装进行设计。该工装包括夹持机构、支撑机构、调节机构、驱动机构,具体部件包括双层塔柱、环抱臂、支腿、液压缸等。在支腿的设计方面,结合真空室实际参数开展了拓扑优化设计研究,并据此对真空室的结构与形状进行优化。其次,本文对真空室焊接后可能出现的焊接变形进行理论分析,同时基于机械矫正法对真空室扇区压弯曲率与回弹曲率之间的关系进行研究,并由此计算出机械矫正所需的反向挠度。最终,利用有限元分析软件对真空室扇区截取部分的应力应变情况进行模拟仿真,根据结果得出在不同大小载荷下屈服挠度大小。最后,本文通过对真空室模型进行压弯试验,利用液压机对截取部分施加不同大小的载荷,并对截取部分被压弯及回弹的挠度进行测量,与理论计算结果进行对比,...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 聚变能
        1.1.2 托卡马克装置
        1.1.3 CFETR真空室
    1.2 真空室焊接工装的主要问题及研究现状
        1.2.1 真空室组装过程中的主要问题
        1.2.2 真空室焊接工装主要研究现状
    1.3 本论文研究的内容及预期目标
第二章 1/8真空室扇区焊接工装三维模型
    2.1 塔柱设计
    2.2 环抱臂设计
        2.2.1 环抱臂结构设计
        2.2.2 驱动方式选用
    2.3 防倾支架设计
    2.4 支撑调节机构设计
    2.5 安装效果图
    2.6 真空室1/16 扇区对装工序
第三章 1/8真空室扇区焊接工装关键设计参数分析
    3.1 内外筒壁厚对塔柱力学分布的影响
        3.1.1 内筒壁厚对塔柱力学分布的影响
        3.1.2 外筒壁厚对塔柱力学性能的影响
    3.2 支腿角度对1/16 真空室扇区应力的影响
    3.3 本章小结
第四章 1/8真空室扇区支腿拓扑优化技术研究及应用
    4.1 引言
    4.2 拓扑优化理论模型
        4.2.1 拓扑优化理论数学模型
        4.2.2 RAMP材料插值模型
        4.2.3 SIMP材料插值模型
    4.3 1/16 真空室扇区支腿拓扑有限元建模
    4.4 优化结果及分析
    4.5 优化前后方案对比
    4.6 支腿结构的加工工艺选用
    4.7 本章小结
第五章 1/8真空室扇区变形分布式矫正
    5.1 引言
    5.2 矫正装置实施方式
    5.3 真空室扇区室壁矫正的相关假设
    5.4 压力矫直理论与研究
        5.4.1 曲率变化
        5.4.2 回弹量计算
    5.5 实验分析
        5.5.1 实验设备和材料
        5.5.2 实验步骤
        5.5.3 实验结果对比分析
    5.6 小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 论文的不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3811045