[發(fā)明專利]一種Mirror測試結構及其設計方法

有效

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• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111339707B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 朱麗;吳巍;孫良亭;陳玉泉;梅恩銘;梁羽
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G01R33/12;G01R33/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

1.一種Mirror測試結構的設計方法，其特征在于包括以下步驟：

1)根據(jù)待測試超導磁體的相關參數(shù)，設計Mirror測試結構；

所述Mirror測試結構包括鈮三錫線圈組件、鐵軛組件、墊板組件、預緊組件以及鋁殼；

所述鐵軛組件包括襯墊、上鐵芯和下鐵芯；

所述下鐵芯和上鐵芯均采用半圓柱體結構，且所述下鐵芯上表面設置有與所述鈮三錫線圈組件的下表面相匹配的凸型槽，所述上鐵芯的下表面設置有與所述襯墊上表面相匹配的凹型槽，所述上鐵芯與所述下鐵芯兩側設置有相匹配的栓孔；所述襯墊采用長方體結構，所述長方體結構的下表面中部設置有與所述鈮三錫線圈組件的上表面相匹配的凹型槽，所述長方體結構兩側設置有凸緣，所述凸緣與所述下鐵芯相應位置處均設置有栓孔；

所述鈮三錫線圈組件設置在所述下鐵芯與所述襯墊之間，且所述鈮三錫線圈組件包括線圈、芯軸和端靴，所述線圈繞制在所述芯軸上，所述線圈兩端與所述端靴相連；

所述墊板組件包括第一墊板和第二墊板，且所述第一墊板設置在所述鈮三錫線圈組件上表面與所述襯墊之間，所述第二墊板設置在所述鈮三錫線圈組件兩側面與所述下鐵芯之間；

所述預緊組件用于按照測試需求對所述鈮三錫線圈組件進行預緊；

所述鋁殼包覆在由所述鈮三錫線圈組件、鐵軛組件和墊板組件圍成的圓柱體結構外部；

所述預緊組件包括金屬壓力氣囊、塞條、拉桿、端板、第一推板和第二推板；

所述金屬壓力氣囊設置在所述上鐵芯與所述襯墊之間，用于采用Bladder-key技術在所述上鐵芯與所述襯墊之間加壓使兩者分離；

所述塞條設置在所述金屬壓力氣囊兩側，用于在所述上鐵芯與襯墊分離時塞入所述上鐵芯和襯墊之間，對所述鈮三錫線圈組件進行徑向預緊；

所述拉桿包括四根，分別設置在所述上鐵芯和下鐵芯內(nèi)；

所述第一推板和第二推板疊放設置在所述鈮三錫線圈組件的端部，所述第一推板通過頂絲與所述端板相連，所述端板上設置有與各所述拉桿位置相匹配的栓孔，通過螺母與各所述拉桿相連，用于對所述鈮三錫線圈組件進行軸向預緊；

所述Mirror測試結構采用半尺寸Mirror測試結構或全尺寸Mirror測試結構；

所述半尺寸Mirror測試結構所測試的鈮三錫異性超導線組件的參數(shù)為：內(nèi)徑200mm，外徑276mm，長度428.5mm，電流密度343A/mm²；

所述全尺寸Mirror結構測試所測試的鈮三錫異型超導線組件參數(shù)為：內(nèi)徑200mm，外徑276mm，長度937.4mm，電流密度386A/mm²；

2)利用ANSYS對步驟1)中設計的Mirror測試結構進行二維電磁-結構耦合分析，得到徑向優(yōu)化后的Mirror測試結構及其徑向設計參數(shù)；

3)利用ANSYS對步驟2)中徑向優(yōu)化后的Mirror測試結構進行軸向優(yōu)化并驗證其徑向設計參數(shù)，得到最終的Mirror測試結構；

4)以最終的Mirror測試結構為基礎，結合實際工程經(jīng)驗確定的制作余量，得到待測試超導磁體的Mirror測試結構的工程圖。

2.如權利要求1所述的一種Mirror測試結構的設計方法，其特征在于：所述步驟2)中，利用ANSYS對步驟1)中設計的Mirror測試結構進行二維電磁-結構耦合分析，得到徑向優(yōu)化后的Mirror測試結構及其徑向設計參數(shù)的方法，包括以下步驟：

2.1)確定Mirror測試結構的徑向設計參數(shù)，所述徑向設計參數(shù)包括Mirror測試結構的模型尺寸、零件材料、Bladder打壓值和徑向預緊值；

2.2)基于步驟1)確定的Mirror測試結構，建立Mirror測試結構的二維磁場模型，并進行磁場分析，得到磁場分析結果；

2.3)基于步驟2.2)中建立的Mirror測試結構的二維磁場模型以及磁場分析結果，進行結構分析，得到結構分析結果；

2.4)基于步驟2.2)和步驟2.3)中二維電磁-結構耦合分析出的結果，不斷對Mirror測試結構的徑向設計參數(shù)進行調整，直到優(yōu)化出理想的Mirror測試結構的徑向設計參數(shù)。