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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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。     

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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”。     

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采用了解析法和ANSYS软件对ITER超导母线稳态时在CFT冷屏上产生的磁场分布和失超时在CFT冷屏上产生的涡流分布做了对比分析,得到的结果相互吻合,这为后续的电磁-结构以及电磁-热耦合分析提供了参考数据。     

ITER纵场的电磁分析与电源系统的概念设计

进行了ITER纵场磁体电源系统的概念设计.首先,对ITER主机基于循环对称算法,借助ANSYS软件进行了电磁的分析,然后根据电磁分析得到的结果,设计了ITER纵场磁体电源的拓扑结构,分析了整流器的输出电压波形;其次,基于电磁分析的结果,设计了ITER纵场磁体失超保护系统,并计算了磁体失超保护电路中的关键部件-电容和电阻...     

烘烤工况下ITER中子屏蔽螺栓预紧力研究

国际热核实验反应堆ITER计划是一项大型国际研究合作项目。中子屏蔽组件位于真空室内、外壳之间,其作用是屏蔽中子流、降低环向磁场波纹度。文中以中子屏蔽组件为研究对象,研究在烘烤温度下预紧力对其力学性能的影响。运用ANSYS软件对中子屏蔽组件进行非线性有限元计算,对比分析了在不同预紧力下螺栓的变形和结构的应力响应。研究表明,为了增强连接的紧密性,在保证结构完整性和螺栓强度的前提下充分利用螺栓的预紧力,应将预紧力产生的预紧应力控制在材料屈服应力的60%左右。     

ITER校正场底部线圈结构的有限元分析

采用有限元法(FEM)研究了ITER装置中超导校正场底部线圈 (BCC)结构的力学性能。针对BCC结构各组合部件三个方向尺寸的巨大差异,将BCC结构均匀化模型和局部细化模型分步组合,通过有限元分析获得了整体结构和薄弱部位各材料的位移场和应力场。针对BCC结构提出了支撑部位螺栓中预紧力的确定方法,用有限元法得出合理的螺栓预紧力,可用于指导BCC结构的安装。     

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为了验证ITER磁体支撑结构的可靠性,建立了多维加载测试平台对支撑部件进行机械性能检测。测量控制系统由7台EDC控制器、计算机系统、16通道准动态应变仪、25只位移传感器、7套油缸中的负荷和位移传感器组成。基于可编程语言,利用EDC220数字控制器实现了多通道协调加载的测量和控制过程,完成了7套双油缸高精度同步控制实验。针对典型的加载工况进行工程测试。结果表明,测控系统设计合理,控制系统可靠,能满足下一步的实验要求。     

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阐述了ITER纵场磁体超导母线及其支撑结构设计。运用有限元算法,对工作状态下的超导母线进行电磁结构耦合分析,并对超导母线的应力及变形进行校核,从而验证了纵场磁体超导母线及其支撑结构的安全可靠性,为进一步的详细设计提供了依据。     

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 磁体支撑结构多维加载系统测控系统的设计

为了验证ITER 磁体支撑结构的可靠性,建立了多维加载测试平台对支撑部件进行机械性能检测。测量控制系统由7 台EDC 控制器、计算机系统、16 通道准动态应变仪、25 只位移传感器、7 套油缸中的负荷和位移传感器组成。基于可编程语言,利用EDC220 数字控制器实现了多通道协调加载的测量和控制过程,完成了 7 套双油缸高精度同步控制实验。针对典型的加载工况进行工程测试。结果表明,测控系统设计合理,控制系统可靠,能满足下一步的实验要求。     

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 TF超导体焊缝的氦质谱气密性检测

国际热核聚变实验反应堆(ITER)磁体环场线圈TF导体采用CICC(cable in conduit conductor)导体结构,其导管为316LN型不锈钢套管。文中针对ITER项目对导体气密性要求,主要介绍了超导体导管焊缝的氦质谱气密性检测技术方法、检测系统、检测流程和漏率计算。     

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。     

ITER校正场磁体超导接头的设计与测试

设计了一种超导接头用于ITER校正场线圈和超导电流引线之间电流和液氦传输。介绍了校正场线圈超导接头和超导体的结构,计算了接头的直流电阻,确定了合理的超导接头制造工艺。超导接头样品电阻的检测值为1.4nΩ,低于5nΩ的设计值。