内侧为真空
水平窗口颈管侧面上 135.2
窗口颈管侧面上 3.3
内外侧为大气
夹层为真空
筋板与壳体 连接处 43.7
真空室D型端面处 0.226
3．工况3（夹层内通压力硼化水引起的应力）：当夹层内通0.2MPa压力硼化水时，真空室上产生的最大应力为82.7Mpa，出现在真空室内外层与筋板连接的地方，最大位移为0.452mm，出现在筋板、真空室壳层与水平窗口颈管相贯的地方。其结果如图11、12所示。
单位：Kg/cm2 单位：cm
图 11 压力硼化水引起的应力云图 图 12 压力硼化水引起的位移云图
4．工况4（真空室在由涡流引起的电磁载荷作用下产生的应力）：由于真空室上的涡流是局部形成闭合回路的，分布在整个真空室的本体上，但对真空室破坏性最强的是作用在真空室窗口附近电磁力。真空室在这种电磁载荷作用下产生的最大应力为59.7Mpa，出现在下垂直窗口颈管与真空室壳层相贯的地方，最大位移为0.78mm，出现在真空室的上窗口端。其结果如图13、14所示。
5．工况5（真空室在由HALO电流引起的电磁载荷作用下产生的应力）：这种工况下的应力分析基本同工况4相同，HALO电流引起的电磁载荷主要集中在下垂直窗口附近，由于该电磁载荷作用，真空室上产生的最大应力为16.5Mpa，出现在下垂直窗口颈管小半径端与真空室壳层相贯的地方，最大位移为0.179mm，出现在下垂直窗口颈管上。其结果如图15、16所示。
单位：Kg/cm2
图 13 涡流电磁力引起的应力云图
单位：cm 14涡流电磁力引起的位移云图 图
单位：Kg/cm2 单位：cm
图 15 HALO流电磁力引起的应力云图 图 16 HALO流电磁力引起的位移云图
四．真空室热应力分析结果
HT-7U真空室除了受自重、大气压、硼化水压和电磁载荷等作用力外，还受到由
单位：Kg/cm2 单位：Kg/cm2
第一种边界条件下真空室应力云图 第二种边界条件下真空室应力云图
图 17 真空室在250°C烘烤时的应力分析结果
单位：Kg/cm2 单位：Kg/cm2
第一种边界条件下真空室应力云图 第二种边界条件下真空室应力云图
图 18 真空室在100°C运行时的应力分析结果
于壁处理烘烤温度分布不均匀或受热膨胀被限制而引起的热应力。这种热应力有时可能达到很大的数值，如果不限制该应力大小，足以使真空室发生破坏，所以真空室的热应力分析非常重要。
在真空室有限元模型上加上计算获得的真空室温度场分布结果，（参见《HT-7U温度场分析》），并定义好真空室的各项热性能参数及边界条件。通过计算得知边界条件对真空室的应力分析结果影响较大，为了更好地反映边界条件对真空室应力计算的影响，以及真空室在烘烤及运行状态下实际的受力大小，分别进行了三种情况的计算，一种是按照表2定义的边界条件进行计算，应力分析结果如图17所示，250°C烘烤时最大应力为602.8MPa，100°C运行时最大应力为207Mpa，应力集中主要出现在各窗口端面的边界上以及窗口颈管与壳层相贯的地方，另一种是将所有窗口端面的约束条件解除，应力分析结果如图18所示，250°C烘烤时最大应力为113MPa，100°C运行时最大应力为90.7Mpa，应力集中主要出现在窗口颈管与壳层相贯的地方，还有一种就是首先通过有限元分析获得上、下垂直窗口、水平窗口以及底部低刚性支撑在X、Y、Z三个不同方向上的刚度系数，其有限元模型如图19，然后将这些刚度系数分别加到NASTRAN模型相应的位置上，进行计算就可得到真空室在烘烤和运行状态下的真实应力情况。
关于HT-7U超导托卡马克装置真空室结构的强度分析
