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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。     

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。     

FAIR收集环超导二极磁体支撑设计与热负荷分析

为保证FAIR收集环(Collector ring-CR)超导二极磁体工作过程中的磁场位形符合设计要求,同时保证由磁体支撑带来的热负荷小于设计要求,用CATIA软件建立了不同结构的磁体支撑3D模型,并用ANSYS有限元分析软件对建立的模型进行了低温热负荷分析和结构分析。通过比较分析的结果和对磁体支撑结构进行的进一步优化,确定了316LN+G10材料的支撑结构,为收集环超导二极磁体工程制造提供了参考。     

超导磁体螺栓结合面低温振动特性研究

振动特性对于超导磁体的各类工程应用具有重要意义,螺栓法兰盘连接是超导磁体系统的一种常见的支撑结构类型,然而螺栓结合面在低温条件下振动特性的相关研究目前尚少见报道.本研究中设计加工了简化的连接结构,在室温和液氮温度对其螺栓结合面进行振动特性的测试分析.接下来,采用集中质量法进行建模,并利用振型、频率与质量矩阵、刚度矩阵的关系求解了不同螺栓预紧力情况下的刚度矩阵,得到了系统总刚度和结合面刚度.使用上述方法对振动测量数据计算发现,该结构的系统总刚度与结合面刚度都随着预紧力增大而增大,同时液氮低温条件可使系统总刚度和结合面刚度进一步增大.     

CFETR 磁体支撑初步概念设计

描述了中国聚变工程实验堆(CFETR)磁体支撑系统的初步工程概念设计，介绍了纵场(TF)磁体支撑 和极向场(PF)磁体支撑的结构设计。用解析法和有限元法对磁体支撑进行了初步的分析。分析结果表明，该设计基本满足磁体支撑的要求。     

用纵横波声时比法测螺栓轴力精度研究

用纵横波测量螺栓轴力的技术已取得较大发展,本文介绍了纵横波比值法原理,通过理论推导,获得比值法计算的简易公式。建立试验平台,用现场用螺栓进行标定和测量,得出比值法在工程实践状态下的测量误差为10%以内,基本能满足工程应用的要求。此外,针对试验结果,本文还初步探讨了误差出现的原因以及提高精度的方法。本文介绍的比值法,无需精确测量标定螺栓长度和纵横波声速,现场应用更加简洁,具有较大的工程应用价值。     

长焦距空间光学遥感器支撑结构有限元分析

为了提高长焦距空间光学遥感器主支撑结构的刚度,实现结构的轻量化,分析了几种常用的空间支撑结构材料,并结合三反离轴光学系统的特点,用有限元分析软件MSC．PATRAN建立了几种不同支撑结构的有限元模型。对其进行了模态分析,并对支撑结构在温度场和重力场影响下的变化进行了研究,从而对实际工程中光学遥感器结构的材料及构型选择提供了参考,对大型离轴三反空间光学遥感器主支撑结构的设计具有一定指导意义。     

空间SiC反射镜背部中心支撑特性

基于特定的轻量化形式和支撑结构,采用有限元方法研究了口径为500mm的空间SiC反射镜的背部中心支撑特性.通过分析镜体结构参量对反射镜性能的影响,确定了最佳的支撑孔直径与反射镜口径的比例为0.23,指出对不同口径的反射镜需通过优化确定最佳的背部形状,当重力沿径向作用时,增大支撑深度有利于提高面形准确度.支撑结构分析结果表明,柔性连接件底部螺栓圆半径是影响温变载荷工况下的面形准确度和反射镜组件的一阶固有频率的关键因素,要确定最佳的底部螺栓圆半径需综合考虑面形准确度和结构基频两方面的指标要求;背部中心支撑的反射镜面形准确度受外界装配应力的影响较小,且对柔性连接件切槽深度的变化不敏感;支撑长度主要影响结构的动态刚度,减小支撑长度能提高反射镜组件的一阶固有频率.最后确定了空间SiC反射镜背部中心支撑的最大适用口径为750mm,对口径小于750mm的SiC反射镜在结构允许的前提下采用背部中心支撑均能满足设计要求.     

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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”。     

应用深度学习识别法兰螺栓连接状态

针对常规诊断方法对螺栓的连接状态识别效果差、鲁棒性和抗噪性弱等问题,提出了基于深度学习理论的螺栓检测新方法.首先以4种预紧力状态下的法兰螺栓结构产生的声发射信号为研究对象,借助于自适应噪声的完整集成经验模态分解理论以及梅尔频率倒谱系数特征提取方式,实现了声发射信号的自适应消噪和最优模态函数分量组的选取,提取到了可以较好...     

核电堆内构件围板螺栓超声检测优化有限元仿真研究

围板螺栓是核电堆内构件的关键紧固部件,典型的围板螺栓主要为外六角形式。在长期辐照和震动等恶劣环境服役过程中,其断裂韧性下降,脆性增加,最终导致螺栓退化开裂或断裂脱落,需要对其进行定期无损检测。然而由于其结构的复杂性,现有超声检测方法仍难以对其进行有效检测。为进一步提高超声检测方法对于围板螺栓内部缺陷的检测能力,针对堆内构件围板螺栓典型缺陷失效形式,通过有限元数值仿真技术开展适用于围板螺栓不同区域(螺栓过渡区域、螺杆区域和螺纹区域)的超声检测方法和工艺研究,对超声探头激励频率、晶片尺寸及超声波入射角度等进行优化,实现对不同区域15%缺陷横截面积占比的检测目标。为研发具有高度匹配性和高灵敏度的堆内构件围板螺栓超声传感器、实现对围板螺栓敏感区域的高精度检测提供理论指导。     

基于卷积神经网络的气体绝缘组合开关盆式 绝缘子螺栓松动检测方法*

盆式绝缘子是GIS的关键绝缘器件,它与两侧气室法兰通过螺栓进行紧固连接,当螺栓松动时会导致盆式绝缘子应力分布不均,严重时会引起绝缘子破裂,从而影响GIS运行的安全性和可靠性。文章搭建了盆式绝缘子螺栓松动超声波检测系统,以获取不同螺栓不同工况下的超声信号,基于卷积神经网络对超声信号进行特征提取,并且与BP神经网络的训练结果进行对比分析。实验结果表明,卷积神经网络可以自动提取GIS盆式绝缘子螺栓松动特征量,对十种螺栓松动工况的识别准确率达到100%,相比于BP神经网络具有较高的识别准确率,该方法可以直接用于盆式绝缘子螺栓松动检测。     

ITER 718合金螺栓断裂原因分析及工艺改进

通过化学成分检测、金相组织分析、氢含量的测定、断口的宏微观观察、大直径高强螺栓的原型件拉伸试验以及有限元分析等手段从材料、结构、制造工艺三个方面上探究了ITER 磁体支撑718 螺栓低强度断裂的原因。材料分析结果表明,国产718 螺栓材料的性能满足要求。工艺分析结果表明,螺栓低强度断裂的主要原因为滚压螺纹后的热处理导致螺纹根部脆性。结构分析结果表明,由于应力集中的影响,718 螺栓的强度低于原材料强度,而且随着螺栓直径的增大而降低。基于以上分析结论,提出了能显著提高718 螺栓强度的新工艺。通过原型件的拉伸试验,新工艺螺栓可以有效地提高螺栓的强度160MPa,达到1230MPa。     

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通过化学成分检测、金相组织分析、氢含量的测定、断口的宏微观观察、大直径高强螺栓的原型件拉伸试验以及有限元分析等手段从材料、结构、制造工艺三个方面上探究了ITER磁体支撑718螺栓低强度断裂的原因。材料分析结果表明,国产718螺栓材料的性能满足要求。工艺分析结果表明,螺栓低强度断裂的主要原因为滚压螺纹后的热处理导致螺纹根部脆性。结构分析结果表明,由于应力集中的影响,718螺栓的强度低于原材料强度,而且随着螺栓直径的增大而降低。基于以上分析结论,提出了能显著提高718螺栓强度的新工艺。通过原型件的拉伸试验,新工艺螺栓可以有效地提高螺栓的强度160MPa,达到1230MPa。     

光路调节装置的设计

设计了由4个调节螺钉和4个弹簧固定和连接固定板与活动板的调节装置,调节螺钉可实现二维微调和一维大距离的调节.使用该装置并通过平面和样品背后的顶丝固定薄膜样品的安装方式,可实现光路转折,完成斜入射光对薄膜样品反射率的测量.     

光杆六角螺栓的视觉检测

为了测量光杆六角螺栓的外形尺寸,提出了一种基于图像测量的视觉检测方法。简要介绍了六角螺栓制造的工艺流程,指出了光杆螺栓检测的重要性。在分析Hough变换原理的基础上,介绍了圆的检测方法,提出了一种基于特征的正六边形检测方法。首先进行直线检测,利用检测到的直线建立直线方程,其次根据方程求取相邻直线的交点,计算每条边的长度和相邻两边的夹角。最后利用Hough变换的圆检测方法检查交点是否在同一圆周上。在检测实验中螺杆直径的测量误差为0.37%,螺栓头部正六边形的角度测量误差为0.40%,边长测量误差为1.25%。结果表明,该方法是有效的,能较准确地检测出光杆六角螺栓的外形尺寸。     

Estimation of clamping force in high-tension bolts through ultrasonic velocity measurement

The estimation of clamping force has been regarded as the main issue in the maintenance of high-tension bolts. This paper proposes a method which uses the dependency of ultrasonic velocity on stress based on the nonlinear elastic effect. The variation of ultrasonic velocity in the range of actual stress acting in the bolt is very small so that the precise measurement of ultrasonic velocity is needed. In this paper, we adopt a method to measure ultrasonic velocity, where the TOF (time of flight) of a tone-burst ultrasonic wave is precisely measured by using the phase detection technique. In order to verify the usefulness of the proposed method, two kinds of experiments are carried out. The first one measures ultrasonic velocity when the bolt is stressed by the tension tester, and from this, the exact axial force acting in the bolt can be determined. The results show good agreement with the expected linear relationship between ultrasonic velocity and axial stress. The second experiment measures ultrasonic velocity when the bolt is stressed by the torque wrench. The results show that ultrasonic velocity decreased as the torque increased, which is identical to the theoretically expected tendency. From these results, it can be said that the proposed method is adequate in evaluating clamping force in high-tension bolts.