学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

支柱式有机玻璃球探测器结构设计

作　者: 陈富财
导　师: 陈志平
学　校: 浙江大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 中微子有机玻璃力学性能试验支柱式有机玻璃球探测器有限元法
分类号: O572.321
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 12次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

中微子物理是当前基本粒子物理、宇宙学和天体物理的重要前沿课题。它既关系到微观粒子结构及粒子间相互作用,又关系到宏观宇宙的起源演化。因此,研究探索中微子意义重大。许多国家科研机构对中微子进行了一系列实验测试与研究,如加拿大的SNO中微子实验及日本的KAMLAND中微子实验。2007-2011年,中国科学院高能物理研究所开展了大亚湾中微子实验(一期项目)；2013年,在大亚湾中微子实验的基础上提出了江门中微子实验(二期项目),该实验拟建设内径为34.5m的球形中微子探测器,以期获得更多更精确的实验数据。参照一期项目设计方案,二期项目同样选用具有高透光率的有机玻璃作为中微子探测器的主体构件材料。对指定厂家提供的有机玻璃进行力学性能试验,得到了有机玻璃力学性能参数；基于力学性能试验结果确定了有机玻璃许用应力,提出了拉应力和弯曲应力控制方法；根据二期项目探测器设计技术要求,提出了支柱式有机玻璃球探测器方案,利用有限元法对其进行强度和外压稳定性分析。主要研究工作如下：(1)对指定厂家提供的有机玻璃开展拉伸、压缩和弯曲力学性能试验,得到了相应的力学性能参数。测试分析单层有机玻璃与等厚度双层有机玻璃力学性能,结果表明粘接剂轻微地削弱了材料的拉伸力学性能,但明显地增强了材料的弯曲力学性能；测试比较不同厚度有机玻璃弯曲力学性能,结果表明有机玻璃弯曲力学性能受试样尺寸影响。(2)基于力学性能试验结果,参照国内外灰口铸铁标准,确定了有机玻璃的许用拉应力和许用弯曲应力,提出拉应力和弯曲应力的控制方法。在结构连续处,以薄膜应力为主,采用许用拉应力来控制其应力水平；在结构不连续处,以弯曲应力为主,采用许用弯曲应力来控制其应力水平。(3)根据二期项目探测器设计技术要求,提出支柱式有机玻璃球探测器初步方案,采用有限元法对其进行强度和外压稳定性分析。在初步方案基础上进行改进,得到了满足强度和外压稳定性要求的方案Ⅰ和方案Ⅱ。经综合比较得知,方案Ⅱ优于方案Ⅰ

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
目次  9-12
1 绪论  12-24
  1.1 工程背景及意义  12-13
  1.2 中微子探测原理简介  13-14
  1.3 国内外中微子探测器结构设计研究现状  14-18
  1.4 有机玻璃性能简介  18-22
    1.4.1 有机玻璃基本特性  18-19
    1.4.2 有机玻璃本构关系  19-20
    1.4.3 有机玻璃银纹现象  20-22
  1.5 研究内容  22-24
2 有机玻璃材料力学性能试验研究  24-46
  2.1 有机玻璃拉伸试验  24-32
    2.1.1 试验目的  24
    2.1.2 试验方法  24
    2.1.3 试样结构与尺寸  24-25
    2.1.4 试验装置  25-26
    2.1.5 试验过程  26-27
    2.1.6 试验结果  27-32
  2.2 有机玻璃压缩试验  32-36
    2.2.1 试验目的  32
    2.2.2 试验方法  32
    2.2.3 试样结构与尺寸  32
    2.2.4 试验装置  32
    2.2.5 试验过程  32-33
    2.2.6 试验结果  33-36
  2.3 有机玻璃弯曲试验  36-43
    2.3.1 试验目的  36
    2.3.2 试验方法  36
    2.3.3 试样结构与尺寸  36-37
    2.3.4 试验装置  37
    2.3.5 试验过程  37-39
    2.3.6 试验结果  39-43
  2.4 试验结果分析  43-45
    2.4.1 试验结果分散性分析  43-44
    2.4.2 粘接剂对有机玻璃力学性能影响分析  44
    2.4.3 尺寸效应对有机玻璃力学性能影响分析  44-45
  2.5 本章小结  45-46
3 支柱式有机玻璃球探测器初步方案  46-63
  3.1 有机玻璃许用应力取值确定  46-47
  3.2 初步方案  47-50
  3.3 强度数值模拟分析  50-56
    3.3.1 介质充装过程球体内外压差变化分析  50-52
    3.3.2 强度分析  52-56
  3.4 外压屈曲稳定性分析  56-62
    3.4.1 ANSYS Workbench线性屈曲方法简介  56
    3.4.2 ANSYS Workbench线性屈曲方法验证  56-59
    3.4.3 探测器许用外压稳定性安全系数取值确定  59-61
    3.4.4 外压稳定性分析  61-62
  3.5 本章小结  62-63
4 探测器改进方案  63-74
  4.1 球体加厚方案  63-65
    4.1.1 改进思路  63-64
    4.1.2 强度数值模拟分析  64-65
    4.1.3 外压屈曲稳定性分析  65
  4.2 球体内外介质液位不等高方案  65-72
    4.2.1 改进思路  65-67
    4.2.2 强度数值模拟分析  67-72
    4.2.3 外压屈曲稳定性分析  72
  4.3 方案Ⅰ与方案Ⅱ优劣比较  72-73
  4.4 本章小结  73-74
5 总结与展望  74-76
  5.1 总结  74
  5.2 展望  74-76
符号说明  76-79
参考文献  79-82
作者简历  82

支柱式有机玻璃球探测器结构设计

内容摘要

全文目录

相似论文