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本文采用Inventer完成了真空室建模,并利用ANSYS有限元分析软件的强大功能,研究了真空室受力变形、动力学特性和热力学性能,将得到的分析结果,用于优化设计方案。本文的设计分析研究工作,既可以节省做试验模型的费用,又可以减少设计时间,缩短设计周期,保证产品质量。
本文在理论和实践中的主要研究工作包括:
(1)在满足储存环物理和真空方面的性能要求下,结合储存环整体结构要求及国内超高真空室加工技术和工艺水平,确定储存环真空室结构设计方案,确定了真空室选材、机械加工方案和关键工艺结构。在理论与实际分析的基础上,完成了BEPCⅡ储存环真空室结构设计。
(2)采用有限元分析方法,对真空室进行了静力分析,得到了真空室在实际工况下详细的应力、应变分布云图及应力集中和最大变形的位置。同时由于真空室需要经过150℃烘烤的工艺处理,文中还分析了真空室在150℃烘烤情况下的变形,从而确定了在设计过程中与其相关各系统设备间配合尺寸关系。
(3)对真空室进行模态分析,得到真空室的固有频率、振型等动力学结果,以确定其动态特性参数。
(4)根据真空室的冷却方案建立了简化的热流模型,对真空室冷却水进行热流耦合分析,采用有限元分析得出了冷却系统的温升规律和平衡状态下的温度分布,为确定冷却水道的设计方案提供设计依据。
(5)在确定了结构和冷却方案以后,利用有限元方法分析计算了真空室在实际工况下的整体温升规律,为确定和修改真空室整体设计方案提供了依据。
(6)在结构设计和性能分析的基础上,对真空室进行结构优化设计,为结构设计提供参考。文中以真空室体积最小为优化目标函数,建立起真空室的优化设计模型,计算给出了性能可靠又节约材料的真空室结构方案。