ITER校正場底部線圈結(jié)構(gòu)的有限元分析.pdf

1、國際熱核聚變實驗堆ITER是人類應(yīng)對能源危機(jī),發(fā)展清潔、可持續(xù)能源的重要途徑。校正場底部線圈(BCC結(jié)構(gòu))是ITER的重要組成部分,用于補(bǔ)償由于線圈的安裝誤差、制造誤差、變形誤差以及其他誤差引起的磁場分布誤差,受到由TF線圈變形引起的位移約束、電磁力荷載和支撐處螺栓預(yù)緊力的作用,本文針對BCC結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行有限元分析,為設(shè)計和制造提供理論依據(jù)。
　　 由于BCC結(jié)構(gòu)各組合部件三個方向尺寸的巨大差異,將結(jié)構(gòu)均勻化模型和局部細(xì)化

2、模型分步組合。先通過有限元分析獲得位移約束和電磁力荷載條件下均勻化模型的位移場和應(yīng)力場,確定BCC結(jié)構(gòu)的薄弱部位;然后建立針對薄弱部位的局部細(xì)化模型,采用MPC方法將局部細(xì)化部分與均勻化部分連接,對薄弱部位進(jìn)行精細(xì)分析,得出薄弱部位的應(yīng)力場。
　　 針對BCC結(jié)構(gòu)支撐處螺栓,提出在螺栓預(yù)緊力單獨作用下線圈盒上產(chǎn)生40MPa、120MPa應(yīng)力即認(rèn)為壓實的條件,通過試算得出需要在螺栓作用區(qū)域施加的壓力值,對受到位移約束、電磁力荷載和

3、螺栓預(yù)緊力作用下的BCC結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全校核,并采用ASME規(guī)范的線性化準(zhǔn)則對線圈盒最大米塞斯應(yīng)力位置處的應(yīng)力進(jìn)行校核。
　　 分析結(jié)果表明:由米塞斯屈服準(zhǔn)則可判定除線圈盒外BCC結(jié)構(gòu)其它部件在位移約束和電磁力荷載條件下均在許用應(yīng)力范圍內(nèi)工作;確定了螺栓位置處的預(yù)緊應(yīng)力,可用于BCC結(jié)構(gòu)的安裝;支撐處螺栓的預(yù)緊力僅對支撐局部的應(yīng)力有影響,對整個BCC結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布未產(chǎn)生影響;對線圈盒的應(yīng)力線性化分析結(jié)果表明,線圈盒在許用應(yīng)力范圍內(nèi)工