ESEMPIO DI ANALISI DINAMICA NON LINEARE
DELLA CAMERA A VUOTO IGNITOR
Nel presente esposizione si descrive come è stata eseguita un’ analisi dinamica elastoplastica
della camera a vuoto di Ignitor mediante il codice
.
Si sottolinea che il presente lavoro ha il solo scopo di mostrare come utilizzare
per
effettuare tale analisi, non certamente quello di effettuare uno studio finalizzato al progetto. La
valuzione dei risultati dell’analisi, sulla base di un qualsivoglia criterio di verifica strutturale e la
discusione dei criteri stessi nel caso di strutture che presentano il raggiungimento dei limiti di
snervamento in zone signficative della struttura non vengono contemplati nel presente studio.
Dati di input per il calcolo: il valore dello spessore della parete toriodale della camera è pari a
26 mm ovunque e la densità del materiale è stata assunta arbitrariamente pari a 2 volte quella
reale, per tener conto grossolanamente della presenza dei componenti interni che riducono la
frequenza di risposta della struttura.
Si è generato un modello contenente un modulo della camera (30°), con condizioni di ciclicità
sui piani che delimitano il modello. L’elemento utilizzato è lo SHELL93 a 8 nodi.
Si è inoltre fissata in 70 mm la dimensione massima dei lati degli elementi ottenendo cosi un
modello a circa 2600 elementi, 8200 nodi , 48000 gradi di libertà.
A.Capriccioli, L.Cornaggia
Tra le diverse alternative fornite da
per la modellazione del materiale in campo
elastoplasico si è assunto che il materiale della camera possa essere descritto sia come un
materiale incrudente bilineare a incrudimento cinematico (bilinear kinematic hardening: modulo
elastico 200E9 Pa, carico di snervamento 500MPa, modulo tangente 200KPa) sia adottando una
caratteristica più elaborata (multilinear kinematic hardening - vedi figura allegata).
Il transitorio di carico sia descritto temporalmente da un picco triangolare con tempo di salita e
discesa uguali e della durata di 0.0025 s (durata totale dell’impulso =5 ms).
Il valore massimo del carico è dato dalla somma dei carichi massimi per correnti indotte e per halo
currents. I primi sono stati assunti pari a quelli usati nei calcoli statici forniti da LTC Calcoli (38.4
ms) mentre i secondi sono stati assunti pari a quelli valutati da M.Roccella (34 ms).
I carichi suddetti sono applicati contemporaneamente alla struttura con andamento lineare nel
tempo.
File Dati
6000000
time 0,033
time 0,0332
5000000
time 0,0334
time 0,0336
time 0,0338
4000000
time 0,034
time 0,0342
time 0,0344
time 0,0346
3000000
time 0,0348
time 0,035
time 0,0352
2000000
time 0,0354
time 0,0356
time 0,0358
time 0,036
1000000
time 0,0362
time 0,0364
time 0,0366
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
time 0,0368
time 0,037
-1000000
File Dati
Risultati, confronti ed altro
Esempio di “Time Historing” della
USUM nel caso di materiale MKIN
Materiale MKIN
Materiale BKIN
Materiale MKIN
Materiale BKIN
Mat BKIN: Densità=3
2.5 ms
Riassunto delle Specifiche Tecniche per la WW di Ignitor:
ENEA
CENTRO RICERCHE FRASCATI
Divisione Fusione Termonucleare Controllata
Unità di Progetto IGNITOR
SERVIZIO PER LA PROGETTAZIONE DI MODELLI DI CALCOLO PER LA
MACCHINA TOKAMAK IGNITOR
Conclusioni
SPECIFICHE TECNICHE
Con il presente lavoro si concludono le
attività del contratto con ALTECO.
•Come detto nell’introduzione, le attività
riguardanti la Camera a Vuoto non avevano il
fine di effettuare uno studio finalizzato al
progetto né quello
di valutare i risultati
dell’analisi, sulla base di un qualsivoglia
criterio di verifica strutturale, né quello di
discutere riguardo i criteri stessi di verifica.
•La possibilità di ANSYS di effettuare un
calcolo elasto-plastico dinamico è dimostrata
e la verifica della correttezza dei risultati
(confronto con altri codici), seppur auspicata,
non ha fatto parte della presente analisi.
Il presente servizio di progettazione ha per oggetto lo sviluppo e l’emissione di
Specifiche di Progettazione da utilizzare come linee guida per la messa a punto
di modelli di calcolo della macchina Tokamak IGNITOR, tramite l’uso di strumenti
avanzati di calcolo numerico agli elementi finiti (ANSYS). Tali specifiche saranno
integrate, ove possibile, da una lista di comandi ANSYS che faciliteranno la
generazione del modello della struttura con le relative condizioni sia di carico che
al contorno.
In particolare la progettazione riguarderà l’emissione di Specifiche di
Progettazione nell’ambito dei seguenti argomenti:
------Modello della Camera a Vuoto
Emissione di Specifiche di Progettazione del Modello di Calcolo Strutturale elastoplastico dinamico della Camera a Vuoto di IGNITOR. L’obiettivo dell’analisi sarà
quello di verificare l’integrità strutturale della Camera considerando tutte le forze
agenti in caso di disrupzione del plasma (forze derivanti da correnti indotte ed Halo
current e forze nette orizzontali) e di confrontare i risultati adottando leggi costitutive
diverse del materiale.
Le specifiche di progettazione forniranno
- tutti gli elementi necessari alla modellizzazione della camera completa, dei vincoli
e di un sotto-modello del settore più critico;
- la scelta, la descrizione e l’applicazione delle leggi costitutive da adottare;
- le modalità di applicazione dei carichi durante il transitorio.
Caso Elastico
Uz Shell93
Uz Solid45
Uz Solid95
Caso Elasto–Plastico con materiale BKIN
Uz Shell93
Uz Solid95
Uz Solid45
Caso Elasto–Plastico con materiale MKIN
Uz Shell93
Uz Solid95
Uz Solid45
Caso Elasto–Plastico con materiale MKIN
Uz Shell93
Uz Solid95
Uz Solid45