偏滤器作为高温等离子体与材料直接接触的过渡区域,该系统的设计涵盖了聚变等离子体物理、结构制造技术和结构评价等领域的前沿技术。偏滤器对于排出聚变反应产生的热量及高能粒子流起着重要作用,因此偏滤器是关系到聚变反应正常进行的关键因素之一。鉴于偏滤器的恶劣运行环境,有必要对偏滤器的动力学特性进行分析,为偏滤器结构和材料的改进提供依据。本文在介绍了结构动力学和有限元理论的基础上,分析了托卡马克装置聚变反应过程中,垂直位移事件(VDE)和等离子大破裂事件(MD)对偏滤器的影响,由于载荷种类较为复杂,此处主要针对垂直位移事件下产生的晕电流(Halo)对偏滤器的影响进行分析。借助有限元软件,对偏滤器模型进行简化处理。并对偏滤器进行模态分析,掌握结构的固有频率和振动特性有助于避免偏滤器在运行过程中产生共振现象。为减小计算的复杂度,本文利用静力学弹塑性分析等效动力学弹塑性分析,对偏滤器在动载荷作用下的性能进行判定。HL-2M装置在运行中,由于中心等离子的不稳定,经常发生垂直位移事件等瞬态事件,快速的电流熄灭导致托卡马克装置上产生很大的晕电流,其与磁场相互作用产生很高的电磁力和电磁脉冲载荷,将对偏滤器造成致命损伤。本文采用静力学分析等效动力学分析的方法,对偏滤器在复杂工况下的动力响应进行分析。首先在不考虑材料塑性条件下,使用叠加法和逐步法作为对比,验证叠加法计算结果的可信度,基于偏滤器的模态分析结果,使用静力学分析等效动力学分析,求得载荷的动态放大因子ξ。最后考虑材料的塑性特性,施加静态载荷大小为动载荷最大值的ξ倍,计算结果由第四强度理论和SDC-IC标准判定,偏滤器的支撑块已经产生屈服应变,但是在多个周期载荷作用下,其塑性应变值没有大幅增加,最大值保持在0.8%附近。据估算支撑块可以承受约为2500次周期载荷作用,符合HL-2M工程设计要求。