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“国际热核试验实验反应堆”-ITER(International ThermorluclearExperimental Reactor,ITER)计划,是核聚变领域内目前全球规模最大、影响最深远的一个大科学工程项目,其目标是建造一个核聚变实验堆,验证人类和平利用核聚变能的可行性。ITER计划自1988年启动以来,经过多方科学家和工程技术人员十多年的努力,已完成了全部物理设计和绝大部分的工程设计,目前还有少许的关键部件正在研究。ITER遥控运输车负责在主体装置和热室间运送真空室的内部部件,双密封门是运输车的主要子系统之一,它的设计必须满足运输车在功能上的要求。双密封门的主要功能是以遥控的方式开启和关闭运输车,并实现运输车与窗口的对接和分离,同时保证车厢和窗口的良好密封,防止放射性物质和有毒粉尘污染装置大厅。本本课题主要是ITER对双密封门重新设计建模,利用有限元分析方法对其在设计载荷的作用下应力和位移的分布情况,利用虚拟样机技术研究双密封门的提升过程的运动规律,评价双密封门设计的合理性和安全性。对于不合理的设计提出修改意见并向ITER国际组提交报告,确保装置的安全。
本文首先介绍了ITER计划及其意义,根据ITER遥控运输车的基本功能和组成结构,系统介绍了双密封门的功能原理,并对双密封门的设计和建模进行了阐述。基于有限元方法,利用CATIA和ANSYS建立了双密封门及其关键构件的有限元模型,分析了它在三种载荷情况下的应力和位移的响应,比较了两种不同材料的计算结果并给出优化设计建议。最后,基于机构运动学仿真理论,运用ADAMS对双密封门机构的提升过程进行了运动学分析,并在此基础上对导轨拐点对机构响应的影响规律进行了研究。ITER遥控运输车双密门设计与研究的结果为下一步国内采购包的工程实现提供了重要的技术依据和参考。