ITER重力支撐結(jié)構(gòu)的有限元分析.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人類文明的進步，人類對能源的需求也越來越大。但是人類目前可利用的能源資源畢竟有限，主要能源將在未來幾十年至一百多年的時間內(nèi)枯竭。為了改變世界能源危機，中國、美國、日本等國家提出了國際熱核實驗堆(ITER)合作計劃。該計劃的成功實施將會使人類擁有取之不盡、用之不竭的清潔能源。 雖然國內(nèi)外學(xué)者對ITER領(lǐng)域的許多問題都進行了不同程度的研究，但仍有大量的研究工作還需進一步開展，尤其是對ITER重力支撐結(jié)構(gòu)的研究還作

2、得不夠全面。由于ITER重力支撐結(jié)構(gòu)是整個ITER主體裝置的重要組成部分，因此對它進行全面深入的研究具有重要的意義。 本學(xué)位論文運用彈性理論、非線性有限元分析理論和現(xiàn)代CAE技術(shù)，建立了ITER重力支撐結(jié)構(gòu)的三維實體有限元分析模型，對ITER重力支撐結(jié)構(gòu)進行了有限元靜力分析、模態(tài)分析和屈曲分析。主要研究成果和特色如下： (1)根據(jù)ITER重力支撐結(jié)構(gòu)及其所受載荷的特點，利用ANSYS的建模功能，建立了ITER重力支撐結(jié)構(gòu)

3、的三維有限元分析模型。建模時依據(jù)等效原理對支撐結(jié)構(gòu)進行規(guī)劃，對與分析目標(biāo)關(guān)系不大的部分進行了簡化，以縮小求解代價。 (2)提出了以定義接觸對的方式來模擬結(jié)構(gòu)中接觸面的實際工作情況的方法。對TF腿法蘭與韌性板上法蘭之間、韌性板下法蘭與支撐環(huán)上表面之間、支撐環(huán)下表面與支撐圓柱上表面之間均作了面一面接觸有限元分析。 (3)提出了利用耦合集定義周期對稱邊界條件的方法，該方法解決了ANSYS軟件的預(yù)緊單元PRES179不能用于模擬

4、周期對稱結(jié)構(gòu)中預(yù)緊力的問題。 (4)應(yīng)用有限元方法分別對四種工況下的ITER重力支撐結(jié)構(gòu)進行了靜強度分析，得到了支撐結(jié)構(gòu)各零件的最大應(yīng)力和最大應(yīng)變以及它們的位置。對ITER重力支撐結(jié)構(gòu)的各個零部件都進行了靜強度校核。 (5)應(yīng)用有限元方法對ITER重力支撐結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)分析，求出了ITER重力支撐結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型。通過振型圖和動畫顯示，可直觀地分析ITER重力支撐結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性和薄弱環(huán)節(jié)，為ITER重力支撐結(jié)構(gòu)的改進