DELLA CAMERA A VUOTO IGNITOR 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

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 SPECIFICHE TECNICHE 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 elasto- plastico 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. Conclusioni 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.

Caso Elastico Uz Shell93 Uz Solid45 Uz Solid95

Caso Elasto–Plastico con materiale BKIN Uz Shell93 Uz Solid45 Uz Solid95

Caso Elasto–Plastico con materiale MKIN Uz Shell93 Uz Solid45 Uz Solid95

Caso Elasto–Plastico con materiale MKIN Uz Shell93 Uz Solid45 Uz Solid95