中國(guó)散裂中子源是國(guó)家自主建設(shè)的第一臺(tái)散裂中子源,氦容器是散裂中子源靶站中的主要機(jī)械支撐結(jié)構(gòu),其內(nèi)部安裝了靶體、慢化器、反射體和屏蔽體等組件。為了保證中子散射測(cè)量的準(zhǔn)確性,對(duì)氦容器的應(yīng)力和位移提出了非常苛刻的要求；而且氦容器結(jié)構(gòu)特殊,在吊裝和運(yùn)輸時(shí)也需要進(jìn)行特殊考慮。本文對(duì)氦容器整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析,針對(duì)一些局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化研究,同時(shí)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的吊裝和運(yùn)輸工具并對(duì)氦容器的吊裝和運(yùn)輸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了力學(xué)分析。 (1)應(yīng)用ANSYS和Workbench對(duì)氦容器的整體模型和四種局部模型進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析,并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了校核,驗(yàn)證了氦容器機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性。 (2)應(yīng)用ANSYS和CFX對(duì)氦容器中的關(guān)鍵部件下部外反射體插件進(jìn)行了純靜力和熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,通過(guò)分析計(jì)算結(jié)果,指出了考慮溫度載荷影響的必要性,驗(yàn)證了部外反射體插件機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性,但在冷卻失效時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)下部外反射體插件仍有發(fā)生強(qiáng)度失效的風(fēng)險(xiǎn)。 (3)應(yīng)用ANSYS,對(duì)氦容器與裙座的三種連接方案進(jìn)行了對(duì)比分析并選取最合適的連接方式,同時(shí)針對(duì)結(jié)構(gòu)最危險(xiǎn)的燕尾型定位支撐銷釘進(jìn)行了局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使氦容器整體結(jié)構(gòu)更加合理、可靠...

【文章頁(yè)數(shù)】：131 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 概述
    1.2 散裂中子源的歷史、現(xiàn)狀和前沿發(fā)展情況
    1.3 前人研究成果
    1.4 課題研究的意義
    1.5 主要研究?jī)?nèi)容
第二章 氦容器有限元結(jié)構(gòu)分析
    2.1 CSNS靶站氦容器設(shè)計(jì)條件
        2.1.1 基本設(shè)計(jì)參數(shù)
        2.1.2 有限元模型及載荷工況
        2.1.3 有限元分析校核準(zhǔn)則
    2.2 氦容器整體模型M1
        2.2.1 有限元模型
        2.2.2 設(shè)計(jì)工況CASE1
        2.2.3 維護(hù)工況CASE2
        2.2.4 地震工況CASE3
    2.3 下部外反射體插件(含中子束、質(zhì)子束及靶體孔道)局部模型M2
        2.3.1 有限元模型
        2.3.2 設(shè)計(jì)工況CASE2
        2.3.3 維護(hù)工況CASE3
    2.4 束道水冷部(含中子束、質(zhì)子束及靶體接管)局部模型M3
        2.4.1 有限元模型
        2.4.2 水壓試驗(yàn)工況CASE1
    2.5 上部筒體(含工藝接管)及上蓋板局部模型M4
        2.5.1 有限元模型
        2.5.2 設(shè)計(jì)工況CASE1
        2.5.3 維護(hù)工況CASE2
    2.6 下部筒體及下封頭(含排污管)局部模型M5
        2.6.1 有限元模型
        2.6.2 設(shè)計(jì)工況CASE1
        2.6.3 維護(hù)工況CASE2
        2.6.4 冷卻水泄漏工況CASE3
    2.7 本章小結(jié)
第三章 下部外反射體插件熱-結(jié)構(gòu)耦合分析
    3.1 熱-結(jié)構(gòu)耦合分析簡(jiǎn)介
    3.2 基本設(shè)計(jì)條件
        3.2.1 幾何模型及材料參數(shù)
        3.2.2 載荷工況
    3.3 有限元模型
        3.3.1 應(yīng)用ANSYS建立有限元模型
        3.3.2 導(dǎo)入CFX溫度場(chǎng)
        3.3.3 載荷及邊界條件
    3.4 結(jié)果分析及評(píng)定
        3.4.1 溫度載荷對(duì)應(yīng)力和位移的影響
        3.4.2 應(yīng)力和位移的評(píng)定
        3.4.3 預(yù)測(cè)冷卻失效時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能出現(xiàn)的失效形式
    3.5 本章小結(jié)
第四章 氦容器局部結(jié)構(gòu)對(duì)比分析和優(yōu)化研究
    4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
    4.2 三種裙座連接方案對(duì)比分析
        4.2.1 三種裙座連接方案
        4.2.2 對(duì)比分析結(jié)果
    4.3 氦容器局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        4.3.1 原始模型計(jì)算結(jié)果
        4.3.2 優(yōu)化變量選取
        4.3.3 局部?jī)?yōu)化模型
        4.3.4 優(yōu)化結(jié)果
        4.3.5 優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證
    4.4 本章小結(jié)
第五章 氦容器的吊裝結(jié)構(gòu)力學(xué)分析
    5.1 吊裝結(jié)構(gòu)及材料許用應(yīng)力
    5.2 基本吊裝載荷計(jì)算
    5.3 主吊耳校核
        5.3.1 主吊耳板校核
        5.3.2 主吊耳基板校核
        5.3.3 主吊耳基板螺栓校核
    5.4 尾耳校核
        5.4.1 尾耳板校核
        5.4.2 卡環(huán)校核
        5.4.3 卡環(huán)上螺釘校核
        5.4.4 尾耳板卡環(huán)端部螺栓校核
    5.5 吊裝工況中氦容器結(jié)構(gòu)校核
        5.5.1 氦容器上部筒體法蘭校核
        5.5.2 氦容器筒體校核校核
    5.6 本章小結(jié)
第六章 氦容器的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)力學(xué)分析
    6.1 運(yùn)輸結(jié)構(gòu)及材料許用應(yīng)力
    6.2 基本運(yùn)輸載荷計(jì)算
        6.2.1 靜載時(shí)筒體彎矩和鞍座支反力
        6.2.2 慣性力引起的鞍座支反力
        6.2.3 鞍座總支反力
    6.3 鞍座拉緊帶的設(shè)計(jì)與校核
        6.3.1 拉帶載荷計(jì)算
        6.3.2 鞍座拉緊帶校核
        6.3.3 連接螺栓及焊縫校核
    6.4 氦容器筒體校核
    6.5 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 對(duì)后續(xù)研究的展望
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介
附件



本文編號(hào)：3783643