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《华中科技大学》 2007年
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基于ANSYS的回旋加速器主磁铁结构力学分析

许瑶瑶  
【摘要】: 100MeV回旋加速器(CYCIAE-100)是串列升级工程最重要的部分,要求主磁铁有极高的机械精度以满足磁场要求,和足够的强度来满足安全性要求。作为CYCIAE-100的主体,主磁铁造价高达数千万元,设计建造不能出现颠覆性错误。为降低工程风险,本文用ANSYS软件,模拟了重力、电磁力和大气压力作用下,主磁铁的变形和应力。 主磁铁结构复杂,分析前必须简化模型。不考虑接触和考虑接触形变相差很大,说明主磁铁的力学分析中必须考虑零部件间的接触和摩擦,且接触不能用布尔操作替代;通过对45度模型和90模型模拟结果的对比,确定用45度模型即可;整体模型和上半模型的对比说明,分析中平面的变形时,必须用上下两部分都有的模型。论文随后分析了原子能院1995年建成的30MeV回旋加速器气隙的形变,并和测量结果进行了比较,验证了引入接触的正确性,说明ANSYS中用接触模拟螺栓和被连接件间的作用能达到一定的精度。 主磁铁有多种设计方案,本文模拟了其中两种的机械形变和应力,并和COSMOS下的结果进行了比对。理想情况下,仅从形变分析,磁轭包围盖板的方案优于磁轭支撑盖板的方案。两种软件模拟结果吻合良好,显示它们都有较强的模拟接触的能力。 此外,组成回旋加速器的各零部件也需要进行力学分析。本文重点模拟了整体盖板和组合盖板的形变。两种结构的最大下沉接近,因此若仅从形变看,两种盖板均可。 本文的主要特点是在回旋加速器的力学分析中引入了接触,得到了更加准确的结果。
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