ITER运输车双密封门结构静力学分析

　　1 引言

　　国际热核聚变试验反应堆计划 ITER(InternationalThermonu-clear Experimental Reactor)是目前正在进行的一个国际合作项目。ITER 运输车的作用是在 ITER 主体装置的窗口和热室之间运输内部部件。ITER的主体装置上共有3种真空管道的窗口，如图 1 所示。因而对于三种窗口就有相对应的三种双密封门。三种密封门的结构虽然稍有不同，但是基本上都是由液压驱动系统，小车门和维护门组成。

　　锁紧机构装在维护门上，用于维护门与窗口间的锁紧和分离;两个门上对应的地方装有对接机构，它主要用来实现门与门的对接和密封;驱动系统的液压 缸通过固定在小车门上的托架与之相连，作用是实现小车门与运输车的密封。密封门在工作的时候要承受一定密封力以保证密封，为了给选择材料提供依据，需要知 道密封门在密封力作用下的受力和变形情况。

　　将针对密封门在受密封力静力作用的情况下，对三种载荷工况下的典型结构使用有限元分析软件 ANSYS 对其进行建模和强度校核。如图 2 所示，是中窗口双密封门的基本结构。

　　2 双密封门有限元分析

　　2.1 有限元分析模型

　　2.1.1 模型和载荷条件

　　分析双密封门时主要针对以下三种载荷情况和相应主要结构进行建模：(1)维护门与窗口的密封(维护门和窗口锁紧机构);(2)小车门与运输车的密封(小车门和液压杆托架结构);(3)维护门与小车门的密封(双密封的对接机构)。

　　在每一种载荷情况下。只对门和主要涉及到的机构进行建模。为了方便网格划分和提高计算速度，在不影响其强度、刚度计算精度的前提下，在用 ANSYS 建立模型时尽量将模型简化，忽略掉一些细小结构。据此，在第一种载荷情况下，考虑到维护门上的锁紧机构比较复杂，所以在用ANSYS分析的时候只建立局部 的2D截面模型。第二种载荷情况的建立了小车门和液压托架结构的三位模型。

　　对于最后一种载荷情况，建立了双密封门和对接机构的三维模型，其中对接机构是由分布在门上的若干个带有键槽的卡口对接机构组成，如图 3 所示。当卡上卡口的时候，产生的力将两个门互相拉近，并压紧密封圈，达到密封的目的，建模的时候卡口机构的细节都忽略掉，只保留了最基本的圆柱结构，这样 既减少了网格数量，也不会出现在划分一些小面时的警告，影响计算精度。

　　密封门门在操作时受的力主要是密封力以及自身的自重，密封力根据 3 种载荷情况的特点来施加：小车门与运输车的密封力由液压缸提供，所以密封力是施加在液压杆托架上面;维护门与窗口的密封力由缩紧机构提供，力施加在锁紧机 构末端插销上;两个门之间的密封力施加在对接机构的接头上。具体各工况所需的密封力大小可以根据所选密封圈的型号和密封圈的长度可计算得出。参考温度设为 300K。