40T混合磁体低温分配阀箱真空系统设计

根据40 T稳态混合磁体低温分配阀箱对真空的要求,对低温分配阀箱真空系统进行了设计,设计结果如下:选择阀箱真空室的壳体形状,通过计算确定出真空室壳体壁厚为12 mm;选择封头形状,对封头强度进行校核,确定封头壁厚为16 mm;对整个真空系统抽真空泵机组进行选型,选出粗抽泵机组由一套ZJ-150罗茨泵和2XZ-30旋片式真空泵组成,主抽泵由一套F-100/110分子泵和2X-4旋片式机械泵组成,可达到阀箱对真空度的要求。     

BEPCII SSM磁体控制阀箱内氦冷却管线热应力分析

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)超导螺线管磁体(SSM)的控制阀箱是该磁体低温冷却系统的主要设备之一,用来分配、调节和控制超导磁体及其电流引线的冷却介质流量。低温下磁体超导导线及其冷却管会产生冷缩变形,变形量要在控制阀箱内给与补偿。同时阀箱内来流和回流氦冷却管线布置紧凑,需要判断是否要采取措施来补偿冷缩变形。本文运用有限元分析软件ANSYS对BEPCII SSM控制阀箱内冷却管线的热应力进行模拟及分析,从而为该阀箱内冷却管线的设计及布局提供理论依据。     

带法兰椭圆形封头的有限元设计分析

传统带法兰椭圆形封头设计方法设计周期长、试错成本高。本文采用ANSYS有限元应力分析技术对带法兰椭圆形封头进行建模仿真分析,并与其他研究人员进行的带法兰椭圆形封头的验证性实验结果进行对比,结果表明有限元应力分析技术可以满足工程应用要求。最后利用ANSYS软件中的优化设计功能,对带法兰椭圆形封头的壁厚进行设计优化,壁厚为8.03 mm时,最大等效应力和最小总质量分别为312.3 MPa和26.2 kg,相比壁厚为10 mm时最小总质量下降了16.5%,可以达到节省工程材料、提高经济效益的目标。     

BEPCⅡ SSM磁体控制阀箱内氦冷却管线热应力分析

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)超导螺线管磁体(SSM)的控制阀箱是该磁体低温冷却系统的主要设备之一,用来分配、调节和控制超导磁体及其电流引线的冷却介质流量.低温下磁体超导导线及其冷却管会产生冷缩变形,变形量要在控制阀箱内给与补偿.同时阀箱内来流和回流氦冷却管线布置紧凑,需要判断是否要采取措施来补偿冷缩变形.本文运用有限元分析软件ANSYS对BEPCⅡ SSM控制阀箱内冷却管线的热应力进行模拟及分析,从而为该阀箱内冷却管线的设计及布局提供理论依据.     

可用于AMS低温地面支持系统的液氦纯化技术分析

通过分析阿尔法磁谱仪(AMS)的低温地面支持系统(CGSE)中的液氦纯度要求,对传统的纯化技术如深冷分馏、吸附、膜分离等进行了分析比较,指出了各种纯化技术存在的问题以及不能满足CGSE要求之处。提出了利用过滤原理进行液氦纯化的新技术。认为金属丝网过滤器具有较好的应用前景。     

大型氦低温系统中的杂质净化

EAST是一个全超导的托卡马克核聚变实验装置,磁体采用超临界氦迫流冷却.磁体在降温过程中对氦气的纯度有很高的要求,净化系统是整个低温系统的重要环节之一,以防各种杂质气体在低温下凝结固化威胁低温系统的稳定可靠运行.理论分析了氦气纯化的基本原理及固定床吸附器的吸附机理,对低温纯化器的运行进行了阐述,并介绍了杂质成分检测系统,以对净化效果进行评估,实验得知氦气净化系统能满足低温系统氦气高纯度的要求.     

AMS-02超导磁体中超流氦加注过程研究

论述了AMS-02超导磁体中超流氦的加注过程,进行了各个环节压降和温降的计算分析,并用图表表示了在不同质量流量加注超流氦工况下管路系统中氦工质的速度、压力、温度和含气量的变化情况.计算结果表明,氦工质从液氦主杜瓦加注到磁体杜瓦的过程中,其压力和温度不断降低,而含气量不断增加.同时也表明在节流阀VVP9中实现了常流氦向超流氦的转变和质量流量的控制.     

液氢温区冷氦增压系统试验研究

针对某型号火箭冷氦增压系统,建设了液氢温区冷氦增压系统试验平台,通过试验得到了冷氦气源压力和温度、冷氦加热器性能、模拟贮箱压力和温度的变化规律.结果表明:低温制冷机组配合高压低温换热贮罐可以真实模拟箭上的冷氦气源;根据对增压过程中贮箱压力的分析表明排气方式可以真实模拟箭上推进剂消耗过程中贮箱压力的变化情况;另外,试验中压力信号器、电磁阀和贮箱工作正常,验证了火箭冷氦增压系统的可靠性.     

大型超流氦低温冷却系统的研究进展

低温超导技术在基础科学研究中的广泛应用,极大的带动了低温工程的技术发展。通过介绍超流氦在大型低温系统中的应用优势,国内外几个典型超流氦低温冷却系统的流程、性能指标以及运行情况。分析了大型超流氦低温冷却系统的主要设备构成、热力循环方案以及关键设备、关键技术突破方向。     

低温阀门结构的改进

空分设备在安装时由于保冷箱壁应力消除较差,加之箱壁单薄,在生产一段时间后,因冷热交替作用,会引起保冷箱壁变形,这就直接影响到与保冷箱壁连接的管道和阀门,特别是阀门阀杆加工的不同心度和弯曲变形,密封填料就不起作用,随之造成大量跑冷,冻结螺套,使阀门(图1)难以开合,要二、三个人加上加力杆化较大力矩才能开合。这样经多次开合,就会使低温阀门发生以下事故:     

快速拆装钢丝捆扎箱结构优化设计

目的设计一种可快速拆装的钢丝捆扎箱,在满足钢丝捆扎箱抗压性能的同时,箱体总体成本最低。方法根据储运条件,初选箱体结构和构件尺寸,以箱档厚度为变量,构建箱体所用材料体积的目标函数,以箱体横档和立档均满足强度条件为约束条件,构建新的目标函数,求解出原目标函数变量的解。结果通过拉格朗日乘子法优化计算,钢丝捆扎箱横档和立档厚度应分别大于35 mm和20.4mm;借助SolidWorks软件的建模和有限元分析,对比实木板和胶合板2种箱板,箱档厚度为单档36mm、单档21mm、中间双档21mm等2种箱板共6种箱型的应力、位移、质量和体积,发现胶合板箱综合情况最优,中间箱档采用双档21mm的结构;抗压试验和堆码试验验证了仿真实验的结果。结论数学优化方法和计算机有限元分析方法,为快速拆装钢丝捆扎箱结构优化设计研究提供了很好的方法和手段,研究结果为钢丝捆扎箱在国内开拓市场提供了有力的理论和实践依据。     

瓦楞纸箱抗压强度的研究进展

目的综述国内外对瓦楞纸箱抗压强度的研究进展,探讨瓦楞纸箱的发展趋势。方法以查阅文献等形式,了解国内外瓦楞纸箱抗压强度的研究现状。论述对瓦楞纸箱力学性能的研究,讨论抗压强度经验公式的修订、抗压强度影响因素及提高方法。结论抗压强度的研究为瓦楞纸箱生产企业和包装设计者提供了必要的实验数据。轻量化、定量化、节约资源和降低成本等是瓦楞纸箱科学发展的要求,也为全球瓦楞纸箱的发展指明了方向。     

冷冻食品包装用瓦楞纸箱结构设计研究

根据冷冻食品用瓦楞纸箱在冷库中易出现的塌箱现象,介绍了塌箱原因。从瓦楞纸箱结构设计的角度,研究了提高瓦楞纸箱抗压强度的方法。实验数据分析表明:按照纸板理论边压强度的1.25倍进行配纸,所得到的瓦楞纸板抗压强度可满足储运环境要求;此外,将常用02型箱型改为套合型箱型,也可明显提高纸箱的抗压强度。     

周转铝箱的轻量化设计

目的 以某周转铝箱作为研究对象,通过有限元分析方法和正交试验设计对周转铝箱进行轻量化设计,以解决结构强度设计过剩的问题。方法 利用有限元分析软件Ansys Workbench对周转铝箱进行堆码工况的仿真分析,通过2个失效准则对分析结果进行评价,基于正交试验设计优化方案,通过Matlab软件对优化方案进行数学模型的建立及计算。结果 通过仿真分析,第1阶模态载荷因子为6.98,基于失效准则,周转铝箱的安全余量较大。根据极差分析,以箱体自身质量为唯一指标,确定了周转铝箱箱体侧柱厚度尺寸对箱体自身质量的影响最大,继而通过Matlab进行数学模型的建立以及计算,轻量化方案在满足工况使用条件的同时箱体的自身质量减少了9.88%。结论 轻量化设计后的周转铝箱符合强度失效和稳定失效2个准则,且满足实际工况使用条件,进一步说明采用正交试验法和有限元分析法进行轻量化设计的方案是可行的,实现了成本的减少,也提高了材料的利用率。     

TB8钛合金直壁方形盒多道次渐进成形壁厚分布的试验研究

目的 改善直壁方形盒制件在传统成形路径中厚度减薄严重的问题。方法 采用一种上下交替往复成形轨迹的方法对TB8钛合金直壁方形盒进行试验研究,分析不同成形轨迹下制件壁厚的变化规律,测量直壁方形盒的最大减薄情况,并在此基础上讨论减薄程度与制件口部翘曲间的相关性。结果 采用上下交替往复成形轨迹的方法能使制件壁厚减薄程度减轻、壁厚分布更加均匀且壁厚突破正弦定律,经测量制得的TB8钛合金直壁方形盒的最大减薄率为42.6%,比经自上而下成形轨迹的成形方法制得的TB8钛合金直壁方形盒的最大减薄率降低了23%,同时能有效减轻制件口部翘曲程度。结论 上下交替往复成形轨迹的成形方法是改进传统自上而下成形方法制作直壁方形盒的有效途径。     

管式预粘合纸箱结构参数与抗压强度的相关关系

目的研究管式预粘合纸箱结构参数与抗压强度的相关关系,为优化纸箱结构设计以及提高其抗压强度提供依据。方法首先设计普通、四棱台、花形锁等3种代表性管式预粘合纸箱,进而确定3种纸箱影响抗压强度的关键结构参数。其次将各结构参数依次作为自变量,其余结构参数作为常量,利用纸箱抗压试验机进行空箱抗压试验,记录各自的最大压溃力。最后对实验数据进行分析,明确抗压强度与结构参数间的相关关系。结果 3种纸箱的抗压强度均随着周长的增大而增大,其抗压强度并非全部随高度的增大而降低。考虑周长因素时,普通箱的抗压强度最佳;考虑高度因素时,花形锁箱的抗压强度最佳;考虑箱型因素时,当普通箱长宽比接近1.0,四棱台箱下上底比在1.2~1.4范围内,花形锁箱的啮合点和花形锁圆心的连线与水平线所成夹角接近30°时,抗压强度最佳。因结构参数的影响,管式预粘合纸箱的抗压强度整体上显著优于标准开槽纸箱。结论预粘合纸箱的关键结构参数对其抗压强度有显著影响,在设计时应给予足够的重视。     

Elastostatics of a cubic box subjected to concentrated loads

This paper deals with the experimental strain, stress and deflection analysis of a cubic box subjected to concentrated loads applied at the centre of two opposite faces. The ratio between the inside span and the wall thickness varied between approximately 5 and 14. All corners had circular fillets. The experimental analysis was conducted using mechanical and electrical strain gauges and brittle coatings. Results, given parametrically by means of a family of curves representing normalized stresses, are applicable to boxes of any size, made of any elastic materials, provided the wall thickness falls within the investigated range. Some results obtained using the theory of structures approach are included for comparison purposes and presented in a form useful to designers.     

压痕形状对瓦楞纸箱抗压强度影响的试验

目的 在不同形状的压痕条件下,对瓦楞纸箱进行抗压试验,研究纸箱的变形情况和抗压能力。方法 首先设计无压痕纸箱、一字型压痕箱、八字型压痕箱以及菱形压痕箱;其次将各种压痕形状下的纸箱,利用纸箱抗压试验机进行空箱抗压实验,记录各自的最大压溃力;最后对实验数据进行分析,明确抗压强度与压痕形状的关系。结果 不同压痕形状对瓦楞纸箱的抗压强度有不同程度的影响,其中菱形影响最大。菱形压痕通过阻碍纸箱变形趋势可提高瓦楞纸箱的抗压强度。结论 在瓦楞纸箱侧板上通过施加阻碍纸箱工字型变形的压痕（如菱形压痕）,可以增加瓦楞纸箱的抗压强度,对瓦楞纸箱的生产设计具有参考意义。     

瓦楞纸箱强度的静态仿真分析及试验研究

选用某B型单瓦楞纸箱,将其切割成3段,对各段分别进行抗压试验,以探讨各段对整个纸箱强度的贡献度。考虑瓦楞纸箱的材料非线性和几何非线性,采用ANSYS有限元分析软件对纸箱上段和中段以及整个纸箱进行抗压试验仿真分析,以得到纸箱各段和整个纸箱的压缩变形结果、压溃力和压溃位移。结果表明:仿真分析结果与抗压试验结果基本一致,从而验证了所建模型的可行性,且纸箱的强度基本上取决于横向皱褶。     

The effect of pallet top deck stiffness on the compression strength of asymmetrically supported corrugated boxes

During unitized shipment, the components of unit loads are interacting with each other. During floor stacking of unit loads, the load on the top of the pallet causes the top deck of the pallet to bend, which creates an uneven top deck surface resulting in uneven or asymmetrical support of the corrugated boxes. This asymmetrical support could significantly affect the strength of the corrugated boxes, and it depends on the top deck stiffness of the pallet. This study is aimed at investigating how the variations of pallet top deck stiffness and the resulting asymmetric support affect corrugated box compression strength. The study used a scaled-down unit load compression test on quarter-scale pallet designs with different deckboard thicknesses using four different corrugated box designs. Pallet top deck stiffness was determined to have a significant effect on box compression strength. There was a 27%–37% increase in box compression strength for boxes supported by high-stiffness pallets in comparison with low-stiffness pallets. The fact that boxes were weaker on low-stiffness pallets could be explained by the uneven pressure distribution between the pallet deck and bottom layer of boxes. Pressure data showed that a higher percentage of total pressure was located under the box sidewalls that were supported on the outside stringers of low-stiffness pallets in comparison with high-stiffness pallets. This was disproportionately loading one side of the box. Utilizing the effects of pallet top deck stiffness on box compression performance, a unit load cost analysis is presented showing that a stiffer pallet can be used to carry boxes with less board material; hence, it can reduce the total unit load packaging cost.