屏蔽转运容器与封装平台优化设计

摘要

作为一种新型能源，核能不仅能取代现有能源在人类生活中的作用，并且和传统化石能源及其他新型能源相比，核能具有无可比拟的优势。核反应产生的核废料的处理是各个国家需要解决的难题，因此，世界各国对于屏蔽转运容器的屏蔽计算、容器设计与制造、安全运输等问题做了较多的研究。
　　 鉴于以上背景，本文针对核废料屏蔽转运平台进行研究，主要工作如下:
　　 综述了国内外关于核废料处理方式、屏蔽转运容器、跌落测试分析以及自动焊接平台的相关现状，并对本文涉及的有限元思想以及使用的工具进行了介绍。
　　 分析了传统屏蔽转运容器的结构特点以及转运过程，针对传统屏蔽转运容器的缺点，应用内压薄壁圆筒容器壁厚计算方法推导计算屏蔽转运容器不锈钢层最小壁厚，提出了分体式薄壁结构与承力支撑柱相结合的设计思想，并对该新型结构进行了静态分析，分析结果表明该结构满足屏蔽转运容器需要的强度和刚度条件。对屏蔽转运容器结构细节进行优化，提高了操作便捷性与安全性，并实现减重29％，满足新型厂房的使用要求。
　　 针对屏蔽转运容器在运输以及吊装过程可能发生的意外，应用SolidWorksSimulation跌落测试模块对新型屏蔽转运容器进行了五种工况下的跌落测试分析，分析结果表明新型屏蔽转运容器跌落冲击过程中的最大应力值小于材料屈服强度;提出改变承力支撑柱结构和容器底部增加缓冲垫两种减小最大应力值的方案并进行跌落仿真分析，研究结果表明改变承力支撑柱结构对屏蔽转运容器跌落冲击过程最大应力值的减小作用不明显，而容器底部增加天然橡胶制造的缓冲垫则能有效降低跌落冲击过程中的最大应力值。
　　 针对贮存罐封盖采用的法兰式结构，提出了机械式凸轮涨紧机构的内扣式吊具设计方案，能够实现起吊过程的自动夹紧、自动对中以及自动卸载;设计了自动封装平台，并确定了自动焊接工艺以及氦检漏方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文的目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 核废料处理国内外现状

1．2．2 屏蔽转运容器国内外现状

1．2．3 跌落测试分析国内外现状

1．2．4 自动焊接平台国内外现状

1．3 有限元思想及使用工具简介

1．3．1 有限元思想简介

1．3．2 SolidWorks工具简介

1．3．3 SolidWorks Simulation简介

1．4 论文的工作及内容安排

1．4．1 论文的主要研究内容

1．4．2 论文内容章节安排

第2章 屏蔽转运容器结构设计与静态分析

2．1 引言

2．2 屏蔽转运容器主体结构设计

2．2．1 传统屏蔽转运容器介绍

2．2．2 新型屏蔽转运容器主体结构设计

2．2．3 不锈钢层厚度计算

2．3 屏蔽转运容器静态分析

2．3．1 静态分析简介

2．3．2 静态分析模型定义

2．3．3 建立静态分析有限元模型

2．3．4 结果分析

2．4 新型屏蔽转运容器主要细节设计

2．4．1 上筒体和下筒体的连接设计

2．4．2 远距离操作快速对中设计

2．4．3 完全屏蔽结构设计

2．4．4 底座及活动门设计

2．4．5 贮存罐防晃设计

2．5 传统和新型屏蔽转运容器质量对比

2．6 本章小结

第3章 屏蔽转运容器跌落测试分析

3．1 引言

3．2 应用有限元法进行跌落分析的必要性

3．3 SolidWorks Simulation跌落算法

3．3．1 程序求解方法

3．3．2 隐式时间积分法

3．3．3 显式时间积分法

3．4 跌落测试分析工况类型

3．5 基于SolidWorks Simulation的跌落测试分析

3．5．1 工况一跌落测试分析

3．5．2 工况二跌落测试分析

3．5．3 工况三跌落测试分析

3．5．4 工况四跌落测试分析

3．5．5 工况五跌落测试分析

3．6 跌落测试结果分析

3．7 减小最大应力的改进措施研究

3．7．1 措施一：改变底座内部承力支撑柱结构

3．7．2 措施二：支撑结构不变，底部增加缓冲垫

3．7．3 结论

3．8 本章小结

第4章 屏蔽转运容器封装平台设计

4．1 引言

4．2 自适应吊具的设计

4．2．1 吊具的类型

4．2．2 贮存罐吊具设计

4．3 封装平台设计

4．3．1 贮存罐和封装罐介绍

4．3．2 装罐导向架设计

4．3．3 自动焊接机架设计

4．3．4 焊接工艺确定

4．3．5 氦检漏方法选择

4．4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果