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基于合肥先进光源的准直参考网络机械系统设计及其仿真分析

张海艇 何晓业 王巍 汪昭义 李笑

张海艇, 何晓业, 王巍, 等. 基于合肥先进光源的准直参考网络机械系统设计及其仿真分析[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 084003. doi: 10.11884/HPLPB202032.200003
引用本文: 张海艇, 何晓业, 王巍, 等. 基于合肥先进光源的准直参考网络机械系统设计及其仿真分析[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 084003. doi: 10.11884/HPLPB202032.200003
Zhang Haiting, He Xiaoye, Wang Wei, et al. Design and simulation analysis of mechanical system of reference network for alignment based on Hefei Advanced Lightsource Facility[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 084003. doi: 10.11884/HPLPB202032.200003
Citation: Zhang Haiting, He Xiaoye, Wang Wei, et al. Design and simulation analysis of mechanical system of reference network for alignment based on Hefei Advanced Lightsource Facility[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 084003. doi: 10.11884/HPLPB202032.200003

基于合肥先进光源的准直参考网络机械系统设计及其仿真分析

doi: 10.11884/HPLPB202032.200003
基金项目: 国家重点研发计划项目(2016YFA0402000,2016YFA0402004)
详细信息
    作者简介:

    张海艇(1994—),男,硕士研究生,从事粒子加速器测量、准直、安装工程方法和技术研究;zhttty@mail.ustc.edu.cn

    通讯作者:

    何晓业(1964—),男,教授级高工,博导,从事精密工程测量及粒子加速器准直测量理论、方法和技术研究;xyhe@ustc.edu.cn

  • 中图分类号: TL505

Design and simulation analysis of mechanical system of reference network for alignment based on Hefei Advanced Lightsource Facility

  • 摘要: 新一代粒子加速器中磁铁位置与姿态的准确测量和安装依赖于各项技术的综合运用。实现磁铁在全局坐标系中准确定位,并且快速精密安装测量,为了建造高亮度、低发射度的第四代同步辐射光源,国家同步辐射实验室开展了“合肥先进光源(HALF)”的预研工作。作为准直测量系统的重要研究内容,创新性地提出了准直参考网络方法。为了保证准直测量精度,对准直参考网络的机械系统本身的形变要求很高,通过ANSYS软件对机械系统整机进行了静力学仿真,根据分析结果对准直基准板进行了优化设计,使其满足工作条件要求。
  • 图  1  合肥先进光源加速器总体布局示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of the overall layout of Hefei Advanced Light Source Accelerator

    图  2  多传感器准直基准板结构及传感器分布示意图

    Figure  2.  Schematic diagrams of a multi-sensor aligned reference plate and its distributed sensors

    图  3  准直参考网络系统整机示意图

    Figure  3.  Schematic diagram of the overall reference network for alignment (RNA)

    图  4  简化后的三维模型

    Figure  4.  Simplified 3D model of the RNA

    图  5  有限元模型

    Figure  5.  Finite element model

    图  6  应变云图和应力云图

    Figure  6.  Strain cloud map and stress cloud map

    图  7  参数化模型

    Figure  7.  Parametric model

    图  8  准直基准板的有限元模型和约束载荷图

    Figure  8.  Finite element model of aligned reference plate and aligned reference plate constrained load diagram

    图  9  准直基准板的应变云图和应力云图

    Figure  9.  Strain cloud map and stress cloud map of aligned reference plate

    图  10  准直基准板的输入输出参数设定

    Figure  10.  Input and output parameter setting of the aligned reference plate

    图  11  输出参数边界

    Figure  11.  Output parameter boundary

    图  12  准直基准板的厚度和长度对其应变和等效应力影响的响应面云图

    Figure  12.  Response surface cloud diagram of the influence of the thickness and length of the aligned reference plate on its strain and equivalent stress

    图  13  更新后的应变云图和应力云图

    Figure  13.  Updated strain cloud map and stress cloud map

    表  1  整机主要材料属性

    Table  1.   Main material property of the whole machine

    materialelastic modulus/GPaPoisson ratiodensity/(kg/m3
    stainless steel1900.298000
    aluminium alloy690.332700
    structural steel2120.297860
    下载: 导出CSV

    表  2  优化前后仿真结果对比

    Table  2.   Comparison of simulation results before and after optimization

    comparison itemstrain/mmquality/kgstress/MPa
    before optimization0.2320.1740.61
    after optimization0.1916.9535.07
    change percentage17.39%19%13.64%
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-01-06
  • 修回日期:  2020-06-05
  • 刊出日期:  2020-08-13

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