【摘要】：冷質(zhì)支撐是國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER饋線系統(tǒng)中的重要支撐部件,而且能夠?qū)TER裝置中的饋線、線路、管道所受的各種載荷傳遞給外部管道,確保饋線系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。該部件是熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆建造時(shí)需進(jìn)行設(shè)計(jì)、測(cè)試的重要部件之一,它承受多項(xiàng)載荷的共同作用,為饋線系統(tǒng)提供穩(wěn)定的運(yùn)行條件。文章主要從冷質(zhì)支撐的優(yōu)化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)力學(xué)的有限元分析、測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)搭建及實(shí)驗(yàn)過程等幾個(gè)方面入手進(jìn)行深入研究,運(yùn)用三維繪圖軟件CATIA、有限元分析軟件ANSYS、工程測(cè)試機(jī)械和工程測(cè)試后終端等手段,得到了冷質(zhì)支撐機(jī)械強(qiáng)度和摩擦系數(shù)等性能參數(shù),通過理論分析,最終確定了支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性及可靠性。本文分項(xiàng)展開冷質(zhì)支撐及相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)、分析、制造和測(cè)試研究,完成的內(nèi)容主要包括以下四方面:1.冷質(zhì)支撐的設(shè)計(jì)。針對(duì)不同零部件,根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求及工況分析,運(yùn)用計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模與優(yōu)化;在進(jìn)一步的設(shè)計(jì)過程中優(yōu)化選取了可靠制造材料。初步確定零部件的各項(xiàng)基本尺寸參數(shù),為有限元分析提供原始依據(jù)。2.有限元靜力學(xué)分析。冷質(zhì)支撐部件工況較為惡劣,所受載荷也比較負(fù)載多變,通過有限元分析軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的對(duì)象進(jìn)行可靠性研究;對(duì)部件中所運(yùn)用的零部件進(jìn)行同載荷作用效果的評(píng)估。提出了靜力學(xué)分析的方法,總結(jié)了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的利弊。3.測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)。測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)包括兩方面內(nèi)容:機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)和摩擦測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)。因機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試因模擬工況條件難度較大,所以測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。測(cè)試過程仔細(xì)考慮了平臺(tái)建設(shè)難易程度、時(shí)間與載荷同步、載荷步的確定、檢測(cè)變量信號(hào)的采集處理等各項(xiàng)技術(shù)問題,并給出了可行的試測(cè)試方案。4.搭建試驗(yàn)平臺(tái)與測(cè)試。完成測(cè)試平臺(tái)的建造,重點(diǎn)是冷質(zhì)支撐件的測(cè)試。測(cè)試模擬實(shí)際工況條件,進(jìn)行了機(jī)械強(qiáng)度和測(cè)試摩擦測(cè)試兩項(xiàng)內(nèi)容,在各設(shè)計(jì)載荷步下檢測(cè)記錄測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并進(jìn)行整理、分析。在滿載條件下,支撐件能夠滿足正常工作要求且不被損壞。
【圖文】：

核聚變研究是當(dāng)今世界科技界為解決人類未來能源問題合作計(jì)劃。ITER 系統(tǒng)中，超導(dǎo)饋線系統(tǒng) Feeder 在主機(jī)磁體起到電流引線）、冷卻循環(huán)、測(cè)控信號(hào)等重要功能；Feeder 維持和控制磁的工況下正�？煽康剡\(yùn)行，是為維持磁體運(yùn)行與信號(hào)及能量傳輸相 ITER 熱核實(shí)驗(yàn)堆真正意義上的“生命線”。如圖 1-1 所示。

圖 1-2 Feeder 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及 CMS 示意圖Fig.1-2 Feeder internal structure and CMS本課題主要是承接了冷質(zhì)支撐的設(shè)計(jì)、分析、制造、測(cè)試等綜合項(xiàng)目，課題研究完成以后可以為冷質(zhì)支撐的設(shè)計(jì)、制造、交付提供更多的有價(jià)值的理論與實(shí)際參通過對(duì)冷質(zhì)支撐的有限元分析，得到其在不同載荷下的應(yīng)力應(yīng)變情況，，一方面結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)工作組作為改進(jìn)設(shè)計(jì)的理論依據(jù)；另一方面可以為后期的測(cè)試工供重要的參考數(shù)據(jù)。實(shí)際的機(jī)械測(cè)試能夠最真實(shí)地反應(yīng)冷質(zhì)支撐在實(shí)際工況下的應(yīng)力應(yīng)變情況，測(cè)能夠全面地檢測(cè)其綜合機(jī)械性能，是 CMS 交付國(guó)際工程項(xiàng)目組前的最后“考驗(yàn)”之一。若冷質(zhì)支撐不能滿足最終的驗(yàn)收要求，則測(cè)試的結(jié)果可以為后續(xù)設(shè)計(jì)、改工作提供重要的參考數(shù)據(jù)。在 ITER 系統(tǒng)中，每條 Feeder 饋線上使用的冷質(zhì)支撐數(shù)量因?qū)嶋H饋線長(zhǎng)度變化不同，但對(duì)于單件 CMS 來說，其所承擔(dān)的作用都是相同的：即支撐起 Feeder，饋線能夠在正常的工作范圍內(nèi)傳遞、減小作用在其上的各項(xiàng)載荷，維持系統(tǒng)的正
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2640839