Page 19 - 《真空与低温》2025年第4期

434 真空与低温 第 31 卷 第 4 期

4.2 冷箱结构地震响应谱分析 0.4
响应谱分析的方法是计算结构在瞬态激励 0.3
0.2
下峰值响应的近似算法，是种频域分析 [16] 。它将 0.1
地震的频率响应谱与结构本身的模态分析相结合， 加速度/ （m·s −2 ） 0
模拟计算在地震响应谱作用下，结构产生的变 −0.1
形量。 −0.2
根据我国《建筑抗震设计规范》GB/T50011— −0.3
2010（2016 年版），模拟合肥地区抗防强度为 7 度区， −0.4 0 5 10 15 20 25 30 35 40
多遇地震，设计地震分组为第一组，Ⅱ类场地，阻尼 时间/s
（a）X方向人工地震波加速度时域曲线
比取 0.05，规范响应谱曲线如图 11 所示。
0.4
0.3

0.8 设烈强度: 7度 0.2
频域类别: 多遇地震 0.1
设计地震分组: 第一组
0.6 场地类别 : II 加速度/ （m·s −2 ） −0.1 0
响应谱谱值 0.4 阻尼比: 0.05 −0.2

−0.3
−0.4
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0.2
时间/s
（b）Y方向人工地震波加速度时域曲线
0 0.4
0 2 4 6
周期/s 0.3
0.2
图 11 规范响应谱曲线 0.1
Fig. 11 Standardize the response spectrum curve
加速度/ （m·s −2 ） −0.1 0
在规范响应谱的基础上，人工生成三条不同方 −0.2
向的地震波，时域曲线如图 12 所示。 −0.3

4.3 正常工况及地震响应复合载荷分析 −0.4
0 5 10 15 20 25 30 35 40
磁体性能测试平台要求氦制冷机长时间连 时间/s
续开启，在发生地震时，氦制冷机很大可能处于 （c）Z方向人工地震波加速度时域曲线

运行状态。这样就需要考虑地震载荷和正常运
图 12 人工地震波三个方向加速度时域曲线
行 下 的 结 构 载 荷 这 两 种 载 荷 同 时 作 用 在 冷 箱 Fig. 12 Time domain curve of acceleration in three directions
壳体的情况。在正常工况下，将三个方向的地震 of artificial seismic waves

载荷分别进行叠加计算，再将三个方向的载荷
同时叠加计算，得到冷箱结构的变形量，如图 13 5 结论
所示。 通过有限元分析软件，对设计的 CRAFT 磁体
计算结果显示，冷箱壳体在正常工况结构载荷 平台 6 kW@4.5 K 氦制冷机大型卧式真空容器进行
和地震载荷双重作用下，水平径向上的变形量是最 了三维建模，校核计算，验证了设计的可行性和完
小的，几乎可以忽略不计，次之是垂直径向的变形 整性：
量，最大的变形发生在地震载荷三向共同作用的情 （1）最大等效应力与应变与壁厚呈非线性负相
况下，最大变形量为 1.88 mm，符合冷箱强度的设 关，影响程度递减；计算结果表明，本项目真空绝热
计要求，说明在正常运行情况下，发生地震时，冷箱 冷箱 15 mm 壁厚时，最大变形量为 1.21 mm，满足
有足够的安全性和稳定性。 设计的强度要求；在吊装工况下，最大变形量为