上海光源储存环机械共架组件的微振动控制研究
作为一台在建的第三代同步辐射光源，上海光源对束流轨道稳定性要求很高，其垂直方向的束流轨道位置稳定度最终要求达到一微米。地基微振动会使储存环磁聚焦结构中的各种元件发生机械振动影响束流轨道稳定性。在地基微振动激励下，储存环元件的机械振动幅值取决于储存环机械共架组件的动力学特性。为提高束流轨道稳定性，本论文选择上海光源储存环A3机械共架组件进行了微振动控制的研究。
为了解上海光源地基的微振动特性，为储存环机械共架组件的微振动控制研究提供基本参数，本论文首先进行了地基微振动的特性分析和上海光源地基微振动测试与分析。经测试，上海光源场地微振动受场地地质条件和周边交通等因素的影响，振动幅值较大，这一方面对于储存环机械共架组件的动力学特性提出了更高的要求，另一方面也使得对共架组件进行振动控制研究成为必要。
振动控制是一项复杂的系统工程，有多种方案可供选择。本论文系统研究了弹簧隔振和阻尼减振两种振动被动控制方法在储存环机械共架组件中的应用。
首先在建立储存环机械共架组件有限元分析模型的过程中，对其中的关键结构——支撑调节机构进行了结构简化方案的分析研究，结合样机测试，确定了合理且有效的模拟方案。在模型建立的基础上，对A3组件的动力学特性进行了详细分析，取得的结果与样机实测情况较为一致。通过模拟分析，掌握了组件的初始动力学特性，为组件的减振设计打下了基础。
利用动力学隔振原理，为组件设计了一种使用弹簧阻尼隔振器的隔振方案，选择了适合的隔振器，并在A3组件样机上进行了测试。测试结果显示，该隔振方案能有效地隔离各方向中高频率的振动，但同时放大了低频的地面振动，所以在1～100Hz范围内总的均方根位移没有减小。此方案虽能控制组件在中高频的振动，但尚不能达到在所要求频率范围全隔振的目的。
利用阻尼减振方法设计了共架组件阻尼减振方案，自行研制了阻尼元件，并在样机和现场组件上进行了测试。结果表明，阻尼减振垫可以有效地降低组件的径向共振放大倍数，其减振效果达到国际上同类结构的先进水平。
通过对上海光源储存环机械共架组件的微振动控制研究，为该共架组件工程设计方案的确定提供了关键参数，为抑制高精度支撑结构在特定频率范围的微振动打下了良好的技术基础，并对未来同类型装置的建造具有一定的参考价值。
- 作者：
- 卜令山
- 学位授予单位：
- 中国科学院上海应用物理研究所
- 专业名称：
- 核技术及应用
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2008年
- 导师姓名：
- 赵振堂
- 中图分类号：
- TL594
- 关键词：
- 机械共架组件；微振动控制；同步辐射光源；光源储存环；束流轨道
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