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ITER FEEDER Gimbals结构分析优化研究
作 者: 徐书成
导 师: 陈科
学 校: 合肥工业大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: ITER 极场磁体馈线 GIMBAL销 结构强度分析 动力学分析
分类号: TL631.24
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 6次
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内容摘要
ITER装置中FEEDER部分的GIMBALS为托卡马克装置极场超导磁体中的内馈线和过渡馈线提供连接作用,它的研制涉及到电磁学、传热学、力学和材料学等多个学科的知识。从整个装置的安全性、可靠性等方面考虑,在FEEDER GIMBAL的加工制造之前,必须对其进行多物理场仿真分析,以确定FEEDER GIMBAL的受力状态,为结构的设计提供依据。本文首先在CATIA环境中对GIMBAL进行三维几何建模,在建模的基础上,通过研究GIMBAL的受力状态,对GIMBAL进行结构强度分析,主要是分析GIMBAL的销在工作时的应力分布情况,为详细了解GIMBAL在工作时的力学特性,运用工具软件HYPERMESH和ANSYS WORKBENCH分别对GIMBAL单个零件和整个装配体都进行了应力分析,得到相对应的应力云图,根据强度理论检验GIMBAL的安全性。考虑到GIMBAL的工作安全性,同时也是ITER工程的设计要求,对馈线系统进行了动力学分析,得到结构的各阶固有频率和振型,以及施加不同方向的SDD地震响应谱时馈线结构上最大的应力和最大位移,验证了GIMBAL在地震载荷作用下的安全性。本文的工作从力学分析的角度为ITER FEEDER GIMBAL的设计提供了设计依据,为将来GIMBAL的实际制造、安装和使用奠定理论基础。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-12 第一章 绪论 12-18 1.1 核聚变的研究与ITER计划 12-14 1.1.1 受控热核聚变研究 12-13 1.1.2 托卡马克研究 13 1.1.3 ITER计划 13-14 1.2 ITER FEEDER与GIMBAL的介绍 14-17 1.3 本课题研究的意义、内容及预期目标 17-18 1.3.1 课题来源 17 1.3.2 课题研究的主要内容 17 1.3.3 研究的意义 17-18 第二章 GIMBAL设计的历史及理论准则 18-30 2.1 GIMBAL的设计历史 18-22 2.1.1 十字万向节的设计理论 18-21 2.1.2 GIMBAL的设计要素 21-22 2.2 强度理论及强度极限准则 22-26 2.3 应力种类及强度极限准则 26-27 2.3.1 应力种类 26-27 2.3.2 强度极限准则 27 2.4 有限元思想与相关软件的介绍 27-30 2.4.1 有限元法的基本思想 27-28 2.4.2 有限元分析软件ANSYS与WORKBENCH介绍 28-30 第三章 GIMBAL的有限元分析 30-47 3.1 GIMBAL的建模 30-31 3.2 GIMBAL的结构强度分析 31-43 3.2.1 GIMBAL的设计 31-32 3.2.2 GIMBAL的受力载荷 32-33 3.2.3 有限元建模 33-34 3.2.4 GIMBAL材料属性 34-37 3.2.5 边界条件和载荷 37-38 3.2.6 求解结果及分析 38-43 3.3 GIMBAL整体的分析 43-47 3.3.1 GIMBAL整体的建模 43 3.3.2 边界条件与载荷 43-44 3.3.3 分析结果 44-47 第四章 GIMBAL的动力学分析 47-57 4.1 模态分析基本原理 47-49 4.2 GIMBAL的模态分析 49-52 4.2.1 GIMBAL的设计 49 4.2.2 GIMBAL模型 49-50 4.2.3 材料属性 50 4.2.4 网格的划分 50-51 4.2.5 边界条件 51-52 4.3 模态分析计算结果 52-54 4.4 GIMBAL的单点响应谱分析 54-56 4.4.1 谱分析原理介绍 54-55 4.4.2 谱分析的施加与结果 55-56 4.5 本章结论 56-57 第五章 总结与展望 57-59 5.1 总结 57 5.2 展望 57-59 参考文献 59-62 攻读硕士学位期间发表的论文 62-64 致谢 64
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中图分类: > 工业技术 > 原子能技术 > 受控热核反应(聚变反应理论及实验装置) > 热核装置 > 磁约束装置 > 闭合等离子体装置 > 托卡马克装置
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