NBI綜合測試臺真空筒體的尺寸優化
1、NBI綜合測試臺真空筒體優化模型的建立
在建立真空筒體的尺寸優化模型時, 設定的優化設計要素如下:
(1) 目標函數對真空筒體進行尺寸優化的目的是使真空筒體材料堆積體積最小化、重量最輕。
(2) 約束條件根據壓力容器設計標準并結合前期設計經驗, 首先確定安全系數n 等于2, 在此情況下, 約束各段筒體的筒體的應力最大值為138 MPa,為筒體材料AL. ALY. 6061-T6 屈服極限276 MPa 的1/ 2; 離子源連接蓋板和漂移管道蓋板的應力最大值為102MPa, 約為蓋板材料SST304 屈服極限205 MPa的1/ 2。
(3) 設計變量對真空筒體進行尺寸優化的手段就是通過改變各段筒體的筒體、離子源連接蓋板和漂移管道蓋板的厚度尺寸大小, 將以上部件的尺寸厚度作為設計變量。
2、 NBI綜合測試臺真空筒體優化結果及分析
根據建立好的真空筒體尺寸優化模型, 對真空筒體進行了四次迭代計算, 表4 是每次迭代計算的相關數據。
表4 每次迭代計算時真空筒體的堆積體積和重量變化大小
第一次迭代后真空筒體的堆積體積和重量變化最大, 第二次迭代是在前一次的基礎上進行微調, 體積和重量仍比第一次迭代后的數據小, 而第三次迭代的體積反而比第二次迭代的體積大, 說明第二次迭代時, 得出的相關數據超過了約束條件給的數值,第四次迭代和第三次迭代結果相同。因此, 從四次的迭代結果來看, 說明第三次、第四次的迭代結果最接近給出的條件數值。
3、NBI綜合測試臺真空筒體優化方案的確定
通過對優化的結果分析, 根據第三次、第四次的迭代結果確定真空筒體的優化方案。優化后的三段筒體的筒體厚度尺寸大小為9.079 mm, 離子源連接端蓋和漂移管道連接端蓋的厚度尺寸大小為60mm。考慮到材料的制造過程, 選擇筒體的厚度尺寸大小為9.10 mm, 離子源連接端蓋和漂移管道連接端蓋的厚度尺寸大小仍為60 mm, 其他尺寸不變。
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NBI綜合測試臺真空筒體的結構分析及優化
