NBI綜合測試臺真空筒體的結構分析及優化
針對核聚變裝置中的中性束注入器真空筒體的工作要求,完成了綜合測試臺真空筒體的結構設計,并對真空筒體各主要部件進行了受力計算和靜力分析。分析結果表明,真空筒體各主要部件均滿足設計要求,且筒體各段的強度和剛度均遠小于所選材料的屈服極限,存在材料浪費。據此,在不改變材料的基礎上,進一步對真空筒體進行了結構優化設計,優化后真空筒體重量和體積分別減少28.72%和26.87%,再次模擬分析表明,優化后真空筒體的各主要部件均達到了性能要求。該分析優化方法為復雜模型的優化設計提供參考。
關鍵詞：結構優化設計;中性束注入器綜合測試臺;有限元;靜力分析
中性束注入器( Neutral Beam Injector, NBI) 是一套用來產生強流帶電粒子并對其進行中性化的設備, 由離子源、中性化室、主真空室、偏轉磁鐵、漂移管道等組成。NBI 真空筒體是中性束粒子流經過的重要通道, 為各種內部部件提供真空環境和支撐平臺, 為能量及介質的輸入和輸出提供接口, 同時提供各種信息的采集窗口。
NBI 綜合測試臺真空筒體筒體內部工作環境復雜, 結構性能和安全可靠性的要求高, 本文將有限元法和結構優化設計理論應用于真空筒體的結構分析和優化。有限元法廣泛應用于結構優化設計領域,其不規則幾何形狀、復雜載荷工況結構的應力和變形計算能力十分突出, 已經成為解決工程問題的重要手段之一。
1、NBI 綜合測試臺真空筒體受力分析
http://203scouts.com/systemdesign/032829.html
2、真空筒體的靜力分析
http://203scouts.com/systemdesign/032830.html
3、真空筒體的尺寸優化
http://203scouts.com/systemdesign/032831.html
4、優化后的真空筒體結構分析
http://203scouts.com/systemdesign/032832.html
5、結束語
本文在有限元法的基礎上, 對NBI 綜合測試真空室進行了受力分析計算, 同時根據受力分析結果對真空筒體進行了靜力分析, 對靜力分析結果進行分析研究, 給出了結構的合理性判斷, 以及提出了結構優化的途徑。再以結構優化設計理論和方法為依據, 通過尺寸優化方法尋出了真空筒體的結構最優方案, 并對最優方案進行靜力分析, 將真空筒體優化前后的結構性能進行對比, 為真空筒體的結構設計提供理論依據。
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