国家高技术研究发展计划(2007AA804217)
- 作品数：13 被引量：56H指数：5
- 相关作者：吴文凯朱明智陈刚周忆黄湛更多>>
- 相关机构：中国工程物理研究院重庆大学中国科学院上海光学精密机械研究所更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划中央高校基本科研业务费专项资金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：机械工程核科学技术电子电信自动化与计算机技术更多>>
- 惯性约束聚变装置总体布局和结构设计被引量：10
- 2013年
- 从工程角度系统分析了大型激光驱动惯性约束聚变装置(ICF)—美国的国家点火装置(NIF)和法国在建的兆焦耳激光装置(LMJ)的总体布局和总体结构设计的特点。NIF采用"U"型总体布局,可以提供优化的激光实验设备布局并允许未来增加第二靶室。LMJ采用"In-line"型总体布局,可以减小激光实验区输出光束至终端光学系统之间的光程,并为未来增加第二靶室提供了可能。文中指出,ICF装置的总体布局应满足物理实验以及稳定运行、集成和维护的要求。在此前提下,还应设计进一步发展所需要的接口。ICF装置总体结构设计中,光学元器件封装在光机组件内;在线可更换单元采用运动学支承定位。总体结构设计在结构布局和构型上应与总体光路设计相匹配,设计时需考虑功能性、稳定性和洁净度,满足光学元件,物理设备和光学诊断设备的安装定位、集成调试、运行维护的要求。
- 朱明智王美聪陈晓娟吴文凯陈刚
- 关键词：惯性约束聚变装置
- 大型ICF装置靶场传输光路排布研究被引量：5
- 2013年
- 大型惯性约束聚变(ICF)装置靶场将从主放大系统输出的平行激光阵列转换为靶室附近的球形阵列,并以特定的角度进入终端光学系统。靶场传输光路排布作为靶场光传输系统总体结构设计的依据,在满足物理和光学等要求的基础上,还应重点考虑工程建设成本和系统维护性能。随着ICF装置规模的增大,打靶激光光束数量增加,靶场传输光路排布难度增加。结合目前国内外大型ICF装置,分析了靶场传输光路排布的特点,讨论了传输光路排布与光传输系统布局、光机结构设计和系统维护性能的关系,为我国更多束激光打靶的ICF装置的靶场传输光路排布提出建议。
- 王美聪朱明智陈刚吴文凯傅学农
- 关键词：激光技术惯性约束聚变靶场
- 大口径光栅拼接装置的微振动响应分析被引量：3
- 2012年
- 针对2×2大口径光栅拼接装置在暖通空调振动影响下的稳定性问题,建立了有限元动力分析模型。以实测的震动功率谱密度为激励,运用ANSYS软件对其随机振动响应进行分析计算,并与实测结果进行了比较。结果表明,该装置在工作环境中满足稳定性要求。
- 周忆廖云飞刘有海罗跃飞王逍周海
- 关键词：有限元分析稳定性
- 惯性约束聚变靶场编组站大口径光学元件的热变形分析被引量：5
- 2010年
- 温度梯度是造成惯性约束聚变(ICF)驱动器中大口径光学元件变形的重要因素之一,靶场编组站是大口径光学元件较为集中的区域。利用靶场编组站周围温度的测量数据,得出了靶场编组站镜架的温度分布及变化特点,应用有限元分析软件对靶场编组站镜架24 h分时段的热应力和变形进行了分析计算,结果表明,靶场编组站镜箱内温度变化趋势基本一致,顶部相对底部温度梯度较大,两侧相对中间温度较高。当靶场编组站内温差为0.01℃左右或局部温差为0.1℃左右时,光学元件的镜面转角小于0.24μrad,能够满足稳定性指标要求。
- 周忆杨淑娟张军伟周海冯斌何洁谢娜林东晖
- 关键词：温度分布热分析
- 神光Ⅲ主机装置编组站稳定性设计被引量：7
- 2011年
- 为使神光Ⅲ主机装置的打靶精度达到30μm,本文以稳定性指标为前提设计了该装置的靶场编组站,并对编组站刚架和传输反射镜组件进行了优化。采用钢筋混凝土结构支撑编组站刚架,在编组站刚架主框架内增加斜撑,以减小并合理分布编组站刚架的质量载荷,同时对局部的横梁增加人字形斜撑。设计了反射镜架且使其基频远高于编组站刚架基频以抑制编组站反射镜在随机宽频振动激励下的角度漂移。对靶场结构有限元(FEA)模型的力学分析表明,编组站中87%的传输反射镜的角度漂移低于0.48μrad,根据靶场系统中各元件漂移对光路定位误差的影响公式进行分析,结果显示编组站反射镜角度漂移可以满足靶场各单条光路定位误差不超过12.9μm的稳定性指标,证明所设计的神光III主机装置编组站可以满足相应的稳定性要求。
- 王美聪陈刚黄湛陈晓娟吴文凯王军朱明智
- 关键词：编组站稳定性
- KDP晶体支撑系统工作姿态确定被引量：4
- 2017年
- 为了确定一个KDP晶体支撑系统的合理工作姿态,研究了工作姿态对支撑系统变形、KDP晶体偏转和激光束入射角的影响。首先,提出了关键刚度分量的概念,并采用这一概念对不同工作姿态时支撑系统在重力作用下的变形进行了理论分析。其次,采用有限元方法计算了重力作用下支撑系统的变形,以及由此引起KDP晶体的偏转和激光束入射角的变化。最后,对不同工作姿态时支撑系统的变形、KDP晶体的偏转和激光束入射角的变化进行比较,并分析了关键刚度分量的影响。数值计算结果表明,受关键刚度分量的影响,不同工作姿态下支撑系统的变形、引起KDP晶体的偏转和激光束入射角的变化不同。支撑系统为最优工作姿态时,激光束入射角的变化达到最小值76μrad。这一结果满足KDP晶体支撑系工作姿态确定的相关要求。
- 苏瑞峰陈晓娟朱明智吴文凯黄湛汪宝旭
- 关键词：惯性约束聚变KDP晶体
- 大口径拼接光栅闭环控制算法设计被引量：2
- 2013年
- 针对拼接光栅系统需要保持长时间动态稳定的特殊控制要求,分析了光栅拼接四维调整误差的数学模型,采用"锁存补偿法"避免饱和遗失与"四点中心差分法"抗干扰对增量式PID算法进行改进,设计了适用于拼接光栅的PID控制算法。拼接光栅自动闭环控制实验的光斑图像表明,改进的PID控制算法能够使拼接光栅在1h内保持动态稳定。
- 周忆谭波廖云飞刘有海左东
- 关键词：光栅PID控制
- 惯性约束聚变装置真空靶室组件结构稳定性优化设计
- 2018年
- 真空靶室组件的结构稳定性对惯性约束聚变(ICF)装置的束靶耦合精度有重要影响,本文对真空靶室组件的结构稳定性进行优化设计。首先研究真空靶室组件的动态特性,求解其固有频率和振型;其次,分析支墩不同结构参数对真空靶室组件前三阶固有频率的影响,并由此建立结构参数影响固有频率的数学模型;最后,进行真空靶室组件的结构稳定性设计优化,求解真空靶室组件的最优结构。结果表明,优化后真空靶室组件的一阶固有频率为14.44Hz,满足ICF装置的设计要求。
- 黄湛苏瑞峰吴文凯胡杰
- 关键词：ICF装置
- 机械夹持状态下KDP晶体的热应力被引量：1
- 2017年
- 从机械结构角度对机械夹持状态下吸收了高能激光束能量的磷酸二氢钾(KDP)晶体内部产生热应力的问题进行了研究。理论分析了KDP晶体吸收激光能量引起的温升,研究了机械夹持状态下KDP晶体内部热应力的生成机理。采用有限元方法对KDP晶体的温度分布和热应力分布进行了仿真计算,分析了夹持装置结构参数、预紧力、摩擦系数和弹性模量对热应力的影响。结果表明,夹持装置对KDP晶体的机械夹持作用是KDP晶体内部产生热应力的重要因素,热应力的大小与夹持装置的结构参数有关。
- 苏瑞峰黄湛朱明智汪宝旭吴文凯
- 关键词：激光技术固体激光器热应力KDP晶体
- 大口径精密光学元件低应力支撑结构研究被引量：3
- 2014年
- 为了实现倾斜安装放置状态的大口径精密光学元件低应力支撑结构分析设计,采用有限元分析方法,对45°倾斜角安装放置的精密光学透镜在自重作用下的镜面面形进行了研究。首先,建立了光学透镜不同胶结结构的有限元模型,从镜面对角线横截面自重变形及镜面面形的波面误差两方面,分析了两种胶结分布方式及不同胶点大小对镜面面形的影响。然后,在胶结结构基础上,建立了不同镜框支撑结构有限元模型,从镜面面形的波面误差方面,分析了支撑力分布方式对镜面面形的影响。最后,设计了胶结及镜框支撑的低应力支撑结构。分析结果表明,采用胶点直径为30 mm,矩形分布形式胶结,侧面均匀方式支撑镜框时,镜面面形的波面误差PV值为16.608 nm,RMS值为7.9385 nm,满足瑞利判据的要求,验证了支撑结构的合理性。
- 周忆廖静郭蕊李剑波
- 关键词：胶结支撑结构有限元
