Spatial attitude optimisation of three-dimensional cold mass support system for superconducting magnets for vehicular transport environments
Year: 2025
Type: article
Abstract: 为提升超导磁体的抗冲击能力，使其适用于车载运输环境，本文进行了磁体三维冷质量支撑系统动载模型的推导，结合方向余弦平方和公式与高速公路卡车振动环境构造边界条件，通过引入应力差异的惩罚项对悬挂结构空间倾角进行优化。经过分析，在最优倾角分布下，冷质量支撑系统共呈现四类不同装配方式的空间姿态。结合车载运输激励频段分布，本文基于最大化一阶固有频率的原则设计出最优姿态，并确定了该姿态下悬挂结构的预紧力上下限。最后通过有限元仿真研究了高速公路谱随机振动激励下超导磁体的同轴度和应力变化特征。结果表明，当悬挂结构的三维空间角度为31.22°、68.50°和68.50°时，磁体力学性能达到最佳。该角度分布对应的最优空间姿态具有125.99Hz的一阶固有频率。仿真结果显示，在高速公路谱随机振动激励下，超导磁体同轴度变化量小于0.1mm，最大von Mises应力出现于碳纤维拉杆根部，其值远低于碳纤维复合材料的强度极限，表明该冷质量支撑系统满足车载运输环境的设计要求。
Source: Acta Physica Sinica
Authors: Yichuan ZHENG, Ce XU, Hui WANG, Shunzhong CHEN, Junsheng CHENG, Qiuliang WANG
Language: English
Subfield: Biomedical Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: diamond
OpenAlex ID: W4415209773