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论文题目： HT-7U超导托卡马克装置中冷质部件支撑结构的设计与实验研究

论文编号： lw200708171128142561

编辑： li

论文属性：博士毕业论文

论文国籍：

论文语言：中文

登出日期： 2007-08-17

点击次数：492

论文字数：81166

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HT-7U超导托卡马克装置中冷质部件支撑结构的设计与实验研究
摘要
HT-7U超导托卡马克核聚变实验装置是国家“九五”重大科学工程，它的科学目标是建造一个具有非圆截面的大型超导托卡马克装置，发展并建立在超导托卡马克装置上进行稳态运行所需要的多种技术，开展稳态、安全、高效运行的先进托卡马克聚变堆基本物理问题的实验研究。冷质部件支撑结构作为HT-7U超导托卡马克核聚变装置主机的关键部件之一，其质量的优劣将直接影响着将来装置运行时等离子体的各项基本物理参数。本课题的意义在于从整个工程的安全、优劣等方面考虑，攻克冷质部件支撑结构的一些关键技术，在冷质部件支撑结构设计、加工、制造之前，进行一系列相关的结构性能仿真分析和力学性能测试，优化确定冷质部件支撑结构的各项基本参数，评定冷质部件支撑结构在各种复杂工况下的应力强度和稳定性，并通过相关的力学性能实验，验证冷质部件支撑结构理论分析的可靠性和合理性，不仅为整个工程建设做出积极贡献，而且也为以后同类托卡马克装置的工程研究积累丰富的技术经验。
本论文首先根据HT-7U装置的工程要求，提出几种可行的冷质部件支撑结构设计方案，并且分析各种方案的结构特点。
其次根据冷质部件支撑结构的实际运行特点，采用工程有限元分析法，详细分析冷质部件支撑结构在各种温度边界条件下对冷质部件的热负荷大小，获得冷质部件支撑结构在各种情况下的温度及热流分布云图。分析各种冷质部件支撑结构在各种载荷工况下的应力及位移分布云图，在进行应力及位移分析过程中，通过两种分析模型，即简化模型和有限元模型，从不同的角度分析冷质部件支撑结构的应力及位移分布。
然后对冷质部件支撑结构进行临界屈曲载荷分析，评价冷质部件支撑结构的稳定性，同时从结构动力学的角度，分析冷质部件支撑结构的固有振型、频率及地震载荷等动态载荷作用下的响应。
最后，运用实验力学方法对薄板支撑结构进行常温和液氮温度下力学性能测试，获得一些相关的实验数据，综合评价薄板支撑结构的力学性能并验证了有限元仿真分析结果，同时对薄板支撑结构中的复合材料进行了一系列的材料性能（包括导热性能、拉伸、压缩和弯曲强度）的实验研究，获得一些主要的低温实验数据，为复合材料在HT-7U装置中的应用提供了宝贵的依据。
关键词：托卡马克冷质部件支撑结构复合材料有限元分析实验力学
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