基于ANSYS的ITER重力支撑系统的热应力分析

针对国际热核实验反应堆(ITER)重力支撑系统具有周期对称性的特点,提出了ITER重力支撑系统的有限元模型的建模方法.应用ANSYS软件,采用精度较高且计算规模又可接受的单元网格划分方法,得到了网格划分图,建立了ITER重力支撑系统环向20°三维有限元模型,并对该模型进行了稳态热分析、热-结构耦合分析.获得了ITER重力支撑系统各零件的热应力分布及最大热应力,并分析了这些零件的强度.热应力分析的结果为ITER重力支撑系统的设计或改进提供了可靠的理论依据.     

基于ANSYS的ITER重力支撑系统特征值屈曲分析

针对ITER重力支撑系统的结构特点,应用有限元软件ANSYS,建立了ITER重力支撑系统的有限元模型.采用Block Lanczos方法对ITER重力支撑系统在静载荷与地震载荷同时作用下的稳定性进行了特征值屈曲分析,求出了ITER重力支撑系统的前3阶屈曲特征值和特征值屈曲模态.结果表明ITER重力支撑系统不会发生屈曲,韧性板是整个支撑系统中最易发生屈曲的零件.屈曲分析的结果对ITER装置的设计与改进具有一定的指导意义.     

Prototype Engineering Test Platform of ITER Magnet Gravity Support

ITER magnet gravity support (GS) has been redesigned as a structure of pre- assembled multi-flexible plates instead of the original welded structure. In the past several years, engineering tests of the new structure have been proposed. A prototype engineering test plat- form is being developed. In order to apply the loads/load combinations onto the test mock-up, seven hydraulic bolt tensioners in three directions have been applied to simulate various loads (forces and moments), through which the deformation of bolts, flexible plates and clamp blocks, the stress distribution in the flexible plates, the friction between the contact surface, etc. can be monitored/tested. The measurement and control system includes seven sets of synchronization controller, a 16-channel strain gauge, 25 sets of displacement sensors, etc. Principles of EDC220 digital controller and development of multi-channel control software are also demonstrated.     

静载荷与地震载荷作用下ITER重力支撑系统有限元静力分析

针对ITER重力支撑系统的特点,提出了ITER重力支撑系统的有限元静力分析方法。应用AN-SYS软件,建立了ITER重力支撑系统三维实体模型。采用精度比较高,且计算规模又可以接受的单元网格划分方法,进行网格划分。在Volume之间的界面上定义接触单元。得到了支撑系统有限元模型。对同时受静载荷与地震载荷作用的ITER重力支撑系统进行了有限元静力分析。获得了支撑系统各零件的应力分布及最大应力,分析了这些零件的强度。结果表明:TF腿、韧性板、环形支撑和支撑圆柱的最大应力分别出现在TF腿与等效环向壳连接处、韧性板与其下法兰焊接的拐角处、环形支撑上端面与其内部加强筋的交接处、支撑圆柱的上端面,这些最大应力都小于其相应的许用应力,按照ASME压力容器评定标准,支撑系统各零件均满足强度要求。静力分析的结果为ITER重力支撑系统的设计或改进提供了可靠的理论依据。     

ITER重力支撑的制造设计、认证测试及关键技术研究

重力支撑（GS）作为国际热核聚变实验堆（ITER）磁体支撑系统的关键部件,不但要承受环向场超导磁体净重以及交变的电磁载荷,同时还需隔离来自杜瓦环的热量以维持环向场超导线圈的热稳定性。本文通过有限元分析和工程测试验证了GS结构设计的可靠性;通过换热分析和真空热交换效率测试验证了热锚连接结构的可靠性;通过全尺寸螺栓77 K疲劳测试验证了螺栓原型件的疲劳性能。在随后的制造过程中,使用液压拉伸器和研制的高精度螺栓伸长量测量装置对所有的螺栓进行了均匀、精确地紧固。真空正压氦检漏的测试结果证明了GS的泄漏率远低于ITER的要求。基于以上工程测试的结果,本文设计的GS的结构是可行的且能运用于ITER装置中。      

静载荷作用下的ITER重力支撑系统有限元静力分析

针对ITER重力支撑系统的特点,提出了ITER重力支撑系统的有限元静力分析方法。应用ANSYS软件,建立了ITER重力支撑系统三维实体模型。采用精度比较高,且计算规模又可以接受的单元网格划分方法,进行网格划分。在Volume之间的界面上定义接触单元。得到了支撑系统有限元模型。对受静负载作用的ITER重力支撑系统进行了有限元静力分析。获得了支撑系统各零件的应力分布及最大应力,分析了这些零件的强度。静力分析的结果为ITER重力支撑系统的设计或改进提供了可靠的理论依据。