周向均布拉杆转子接触段刚度特性研究

为了研究存在大量轮盘结合面的燃气轮机拉杆转子的刚度特性,以轮盘间通过粗糙平面连接的周向均布拉杆转子为研究对象,建立其整体刚度的理论计算模型并定义了结合面刚度无量纲因子;运用三维有限元法对转子接触段进行考虑非线性接触的静力分析,计算了接触段刚度修正系数、接触应力分布状态、拉杆刚度比例系数以及拉杆应力随刚度无量纲因子的变化关系,计算结果表明刚度无量纲因子λ=1是转子整体应力应变状态保持稳定的临界值。研究可为周向拉杆转子预紧力的确定提供参考。

考虑接触效应的燃气轮机拉杆转子动力学模型研究

大量结合面的存在导致燃气轮机拉杆转子的高度非线性,给转子动力学分析带来一定的困难。为了解决这个问题,建立一种在轮盘结合面间加入虚拟材料层的拉杆转子动力学模型。基于接触力学及分形理论,得到虚拟材料参数识别的理论解析式;建立拉杆转子改进动力学模型,分析了预紧力对虚拟材料参数的影响以及这些参数对转子模态的影响;并对设计预紧力下改进模型与传统模型进行了模态对比分析,证明了该模型能等效结合面间的接触效应。该研究为转子动力学分析提供了有效参考。

质子束流输运线偏转磁铁Hall磁测系统设计研究

研究设计了应用于质子治疗装置束流输运线偏转磁铁的Hall磁测系统。该Hall磁测系统包括三维运动控制模块和数据采集模块,以及计算机上位机控制软件组成。通过上位机控制软件自动控制采集系统的高精度运动及数据采集,提升了系统的自动化程度、定位精度、测量精度和测量效率。并对质子治疗系统输运线偏转磁铁进行了实测验证,主要测量了二极磁铁的励磁曲线,横向磁场均匀性和积分磁场均匀性,与磁铁的有限元仿真分析结果进行了对比,在确保偏转磁体性能要求的同时,验证了该磁测系统的可靠性。

质子治疗装置旋转机架滚轮支撑结构及本体稳定性分析

为研究质子治疗装置旋转治疗端旋转机架在滚动支撑下的结构可靠性,基于Hertz接触理论对旋转机架支撑环与支撑滚轮之间的接触受力进行计算,并利用AnsysWorkbench对旋转机架进行结构分析。结果表明,支撑环宽度对旋转机架本体变形影响很小,对滚轮接触应力影响较为明显,在考虑旋转机架总体质量及稳定性的前提下,最终选取支撑环宽度600 mm,对应支撑滚轮宽度为550 mm,可将接触应力控制在88.25MPa以内。分析结果为质子治疗装置旋转机架支撑结构的设计提供了一定的参考。

分布式拉杆转子轴向预紧力的确定

研究了分布式拉杆转子在考虑轮盘间接触效应时轴向预紧力的确定方法。分析了拉杆转子在不同工况下的转子最大等效应力,轮盘结合面最大、最小法向接触应力及转子弯曲刚度随拉杆预紧量变化的规律。结果表明:随着转子轴向预紧力的增加,转子能够传递更大的载荷,其弯曲刚度、固有频率与连续体的偏差更小,但转子的最大等效应力显著增加,材料的强度裕度显著降低。根据得到的拉杆转子最大等效应力结果、接触面法向应力分布、转子弯曲刚度结果及转子自由模态频率结果,确定了转子合适的轴向预紧力。当转子承受100 k N的切向载荷时,转子合适的预紧量范围为拉杆总长的7/10000—13/10000。