【摘 要】
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核聚变的反应装置以托卡马克装置为主,而作为磁体、偏滤器等组件的安装基础,真空室是托卡马克装置的重要组成部分。真空室为高约11m,宽约6m的D-形壳体结构,对焊接精度有很高
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核聚变的反应装置以托卡马克装置为主,而作为磁体、偏滤器等组件的安装基础,真空室是托卡马克装置的重要组成部分。真空室为高约11m,宽约6m的D-形壳体结构,对焊接精度有很高要求。本文提出了真空室1/8扇区专用焊接工装并提出了对焊接后可能出现的焊接变形进行分时迁移矫正的方法,并通过实验进行了验证。主要内容包括:首先,根据真空室1/16扇区模型,对其拼焊成1/8扇区过程的专用焊接工装进行设计。该工装包括夹持机构、支撑机构、调节机构、驱动机构,具体部件包括双层塔柱、环抱臂、支腿、液压缸等。在支腿的设计方面,结合真空室实际参数开展了拓扑优化设计研究,并据此对真空室的结构与形状进行优化。其次,本文对真空室焊接后可能出现的焊接变形进行理论分析,同时基于机械矫正法对真空室扇区压弯曲率与回弹曲率之间的关系进行研究,并由此计算出机械矫正所需的反向挠度。最终,利用有限元分析软件对真空室扇区截取部分的应力应变情况进行模拟仿真,根据结果得出在不同大小载荷下屈服挠度大小。最后,本文通过对真空室模型进行压弯试验,利用液压机对截取部分施加不同大小的载荷,并对截取部分被压弯及回弹的挠度进行测量,与理论计算结果进行对比,对比结果表明,实验数据基本符合矫直理论分析结果。本文的工作意义在于,设计了一整套针对1/8真空室扇区的焊接工装,该工装包括支撑装置,调节装置及夹紧装置等,保证了两1/16扇区对接的精度。同时,针对真空室双层扇区变形问题提出了矫直理论,为以后真空室扇区的焊接及矫正提供了理论指导。
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