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A finite element model of the toroida field (TF) coil and gravity support system is established at first by taking its cyclic symmetry condition into account. The first ten order natural frequencies and their corresponding modal vectors of the system are calculated then by using the ANSYS software. Based on these modal information and the spectrum analysis method, the displacement response distribution of the TF system is obtained finally by using the standard seismic spectrum given in ITER EDA report. Furthermore, the feasibility of the numerical model is validated by comparing its results with those of a simplified model of single degree of freedom.     

ITER磁体重力支撑系统的应力强度分析

用ANSYS有限元软件,分析了ITER重力支撑系统的静力情况。采用实体单元建立有限元模型,分析了磁体重量、热载荷、地震和电磁力多种工况下的应力分布及位移变形,获得的最大应力强度和最大位移均在许用应力及允许位移范围内。为进一步优化ITER重力支撑系统提供了重要的参考数据。     

ITER聚变装置重力支撑有限元模态分析

运用有限元分析软件ANSYS建立了ITER装置重力支撑结构环向20°的三维有限元模型,采用子空间法对ITER重力支撑结构系统进行了有限元模态分析,求出了重力支撑系统的前10阶固有频率和振型,并对振型特点进行了分析。     

ITER纵场磁体支撑屈曲分析与半原型测试件初步设计

针对新设计的ITER纵场重力支撑结构特点,用ANSYS有限元软件对它建立了有限元模型。采用Block Lanczos方法求出了ITER重力支撑的屈曲特征值。分析结果表明ITER重力支撑不会发生屈曲。为了确保新设计结构的可靠性,初步设计了全尺寸支撑的半原型件拟用来对支撑进行工程受力测试。     

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为考察ITER真空室中子屏蔽结构组件对选址地法国Cadarache地震加速度频谱的单点响应情况,根据ITER真空室中子屏蔽组件的设计概念和结构特点,建立了组件结构的有限元分析模型。应用有限元分析软件ANSYS对组件进行了结构模态分析,并基于其结果进行了模态叠加。分析发现,组件结构的低阶振型与高阶振型有差异,且结构与低阶频率发生响应,但引起的位移与应力在允许的范围之内。结果表明,装配体结构更能适应结构抗震性的设计要求。仿真计算的结果为组件结构的优化设计和下一步的工程实现提供了可靠的依据。     

ITER聚变装置重力支撑静应力数值模拟

应用ANSYS软件对ITER聚变装置重力支撑结构进行了静应力有限元分析,模拟了重力支撑在工作过程中多种工况的应力变化情况。静应力计算结果表明,支撑结构各部件的应力低于材料的许用应力极限,因此支撑结构,尤其是21块韧性板部件能在各种工况下安全运行。     

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根据ITER运行的主要危险工况,设计了一个专用的三维加载测试平台,并对该测试平台进行了结构有限元分析。有限元分析结果表明,三维测试平台结构有足够的强度和刚度,能满足磁体支撑原型件的三维加载测试的精度要求,可以用该设计方案进行制造。为了确信三维加载测试的可靠,制定了专门的三维加载测试平台的验收方案并按此方案对测试平台进行了可靠性测试。     

ITER TF线圈馈线系统地震动响应分析

对TF线圈馈线系统做了地震响应分析。利用ANSYS有限元软件对一个TF线圈馈线系统进行了模态分析与响应谱分析,得到了在地震载荷下的峰值响应(应力和位移)。最后,根据ITER磁体结构设计标准,对系统的最大Tresca应力进行了评估。结果表明,TF线圈馈线系统满足SC1抗震等级的要求。     

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对TF线圈馈线系统做了地震响应分析。利用ANSYS有限元软件对一个TF线圈馈线系统进行了模态分析与响应谱分析,得到了在地震载荷下的峰值响应(应力和位移)。最后,根据 ITER 磁体结构设计标准,对系统的最大Tresca应力进行了评估。结果表明,TF线圈馈线系统满足SC1抗震等级的要求。     

ITER极向场PF6磁体支撑冷却系统的优化设计及制造

提出了深孔钻直冷方案用于优化 ITER 极向场 PF6 磁体支撑冷却系统设计。采用有限元分析方法, 从换热效率、流体压降、结构强度等方面对流道数量和孔径进行了最优化设计。结果表明,9 条直径 10mm 的冷 却流道可以达到最佳的冷却效果。同时,在服役环境下支撑部件的机械强度和温度分布、流体的运行参数均能满 足 ITER 磁体支撑的设计要求。目前所有 PF6 磁体支撑已完成了制造和检验,并顺利交付 ITER 组织。      

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由于原参考设计的ITER纵场磁体重力支撑座的真空电子束焊接难度,对支撑座进行了两种方案的更改设计。将支撑座部件从中间剖分成相等两半的“一分为二电子束焊接方案”设计以及取消焊接工艺的“螺栓夹紧方案”设计。用解析法和有限元法对这两种设计进行了屈曲分析,它们都有足够的安全裕度,表明这两种方案都可行。通过对这两种方案的比较,由于“螺栓夹紧方案”制造简单、废品率低、极大地降低制造费用、生产周期缩短,建议采用“螺栓夹紧方案”。     

Modal characterization of equipment-continuous structure systems

Dynamic properties of a combined linear system composed of a single-degree-of-freedom equipment item attached to a continuous system is obtained by using the appropriate Rayleigh quotient functional. For light equipment, closed from expressions are derived for the appropriate natural frequencies, modal functions, and modal dampings of the combined system in terms of the dynamic properties of the continuous system alone and the equipment alone. These properties can be used in conjunction with any suitable dynamic analysis procedure based on the mode-superposition method. For an example structure, computed natural frequencies and modal functions based on the proposed method are in close agreement with exact results.     

某稳瞄转塔结构的有限元模态分析与试验验证

结构动态效应是影响稳瞄系统稳定精度的关键因素。目前有限元模态分析与试验模态分析结合的方法是分析结构动力学特性的最有效途径之一。以某型稳瞄具两轴四框架结构为研究对象,首先利用有限元方法进行了模态预分析。根据仿真结果获取的振型特征,对两轴四框架的外环进行模态测试,给出了前8阶模态的固有频率、振型和模态阻尼比。模态仿真与测试的结果相互验证表明:有限元仿真可实现两轴四框架结构固有频率相对误差小于15%的精度要求,在测点密度足够的条件下振型相关性良好。     

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阐述了ITER遥控运输车初步结构和工作状况,运用有限元方法对其进行模态分析并在地震载荷作用下进行加速度反应谱分析,验证了遥控运输车在地震情况下的安全性并给下一步的优化设计和实验提供了参考数据。     

神光Ⅱ装置中空间滤波器系统的稳定性设计与分析

 考虑到空间滤波器系统在激光装置中的稳定性要求，分析了影响稳定性的各种因素。对现行装置中的SF4空间滤波器系统进行振动模态测试，初步确定系统的工作状况，并结合振动理论明确系统稳定性的设计参数。利用有限元软件ANSYS对空间滤波器系统及相关的设计进行仿真验证计算。结果表明：SF4系统的一阶固有频率达到83 Hz，与实验结果相符合，满足系统稳定性的要求；在系统中引入支撑不但能有效增加系统的刚度，同时能转移系统的振型；系统基础支撑平台的选择要求平台独立，并且选择较低的高度以便于控制上层光学元件的变形；在系统中的引入波纹管这种弹性连接，能降低系统变形量，并且通过改变波纹管的厚度能实现连接刚度的改变。上述设计可在神光装置其它系统结构中应用。     

ITER纵场磁体支撑变更设计的螺栓问题探讨

用解析法分析了螺栓的受力情况,计算出了螺栓的预紧力,设计了各种螺栓的参数,介绍了变更设计中用超级螺栓来防松的问题,提出了用全尺寸的螺栓模型和支撑结构的装配模型进行实际工程测试研究来增加设计的可靠性,为ITER纵场磁体支撑的螺栓结构设计提供了工程参考。     

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用解析法分析了螺栓的受力情况,计算出了螺栓的预紧力,设计了各种螺栓的参数,介绍了变更设计中用超级螺栓来防松的问题,提出了用全尺寸的螺栓模型和支撑结构的装配模型进行实际工程测试研究来增加设计的可靠性,为ITER纵场磁体支撑的螺栓结构设计提供了工程参考。     

Structural-acoustic coupling effect on the nonlinear natural frequency of a rectangular box with one flexible plate

The nonlinear natural frequency of a rectangular box, which consists of one flexible plate and five rigid plates, is studied in this paper. The flexible plate is assumed to vibrate like a simple piston. The behavior of the structural-acoustic coupling between the flexible plate and the air cavity is analyzed by using the proposed finite element modal method. The system finite element equation is reduced and expressed in terms of the modal coordinates with small degrees of freedom by using the proposed reduction method. The system nonlinear stiffness matrix representing the large amplitude vibration can be transformed to be a constant modal matrix. The natural frequencies are determined by using the harmonic balance method to solve the eigenvalue equations of the structural-acoustic system. The effect of the cavity depth on the natural frequencies and convergence studies are discussed in detail.     

ITER极向场磁体支撑冷却系统设计、分析与优化

讨论了ITER装置极向场磁体支撑的冷却管道分布方式,择优选用了沿支撑体宽度方向的管道分布方式进行了计算与分析。选取了冷却剂的温度与压降以及支撑体的温度作为评判分析结果好坏的依据,用有限元方法得到了符合设计标准的冷却管道系统的设计方案与数值模拟结果。     

ITER遥控运输车支撑腿的设计与分析

借助虚拟样机技术为ITER遥控运输车设计了一种全新概念的支撑腿。该支撑腿能承受50t重的载荷,并能在行程150mm内任意调整高度。机械动态仿真和有限元分析的结果表明,设计的机构不仅完全实现了需要的功能,且还具有载荷恒定、控制变量呈现线性关系等良好特征。