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平面光栅支撑结构设计及其面形分析计算被引量：4: 2011年; 为满足二氧化碳探测仪平面光栅高精度面形要求,对光栅及其支撑结构进行了设计和分析.首先,对光栅结构组件各材料的选取和支撑结构形式进行了研究;然后,以坐标变换法和最小二乘法为理论依据,对镜面刚体位移和畸变的计算求解进行了探讨;接着,采用有限元法对光栅结构组件在不同热力耦合状态下的面形精度和结构强度进行仿真分析.运用有限元软件本身提供的二次开发功能,开发了能内部调用MATLAB编写的面形误差计算程序.经计算,各工况下面形误差PV≤63nm,RMS≤12.6nm.最后,为了验证结构组件的动态特性,进行了模态分析和谐响应分析,三个方向的基频分别达到1 046.3Hz,1 640Hz,1 147.5Hz.这些结果表明,光栅结构组件设计合理可行,能够满足各项设计要求.; 梁彪刘伟陈程; 关键词：支撑结构二次开发谐响应分析

小口径离轴抛物面反射镜挠性支撑设计分析被引量：4: 2012年; 关于反射镜支撑稳定性优化设计问题,离轴抛物面反射镜作为空间光学遥感器的重要光学元件,面形精度直接影响遥感器性能。针对反射镜所处环境,组件一阶频率要求高,设计了一种反射镜背部中心单点挠性支撑结构,并利用拓扑优化技术对反射镜进行了轻量化设计。为了结构设计的合理性,采用有限元技术对反射镜组件进行了模态分析、结构强度分析、谐响应分析及热环境分析。分析结果表明:反射镜在重力作用下最大面形误差RMS=1.16nm;在±10℃温度载荷作用下最大面形误差RMS=11.46nm;反射镜组件一阶频率为574.19Hz。使挠性支撑结构具有良好的静、动态特性和热尺寸稳定性,满足反射镜面形要求。; 陈程刘伟梁彪; 关键词：反射镜面形轻量化有限元

二氧化碳探测仪镜筒结构的多目标优化设计(英文)被引量：3: 2012年; 为满足镜筒结构高强度、轻量化及良好的热环境适应性的要求,研究了多工况下同时考虑结构刚度和一阶固有频率的多目标优化问题。首先,基于变密度连续体结构拓扑优化方法,采用加权和法和靶向量法定义了多工况下多目标优化函数;然后进行了镜筒的优化设计。整个优化设计包括拓扑优化和厚度优化两部分。在拓扑优化中,以刚度和频率最大为目标函数,得到了满足要求的镜筒结构材料的最佳分布,并以此为依据,完成了镜筒结构的三维建模;以拓扑优化所得结构的柔度值和一阶频率为约束,质量最小为目标函数,对镜筒结构各厚度进行了优化。优化设计结果表明,镜筒质量由18.63 kg减少至12.46 kg;重力作用下最大变形由0.013 mm减少至0.001 9 mm;热载荷作用下最大变形由0.098 mm减少至0.062 mm;一阶固有频率从65.6 Hz提高至189.83 Hz。该优化设计方法有效缩短了设计周期,提高了镜筒结构的性能,满足了系统设计要求。; 梁彪刘伟陈程; 关键词：多目标拓扑镜筒

二氧化碳探测仪典型透镜支撑结构的设计及分析(英文)被引量：4: 2011年; 为了降低外界载荷和温度变化对二氧化碳探测仪光学系统透镜面形及共轴的影响,根据系统的特点和技术要求,对其典型透镜的支撑结构进行了研究,设计了一种径向挠性支撑结构并建立了3D实体模型。运用工程CAD分析软件,采用非线性有限元分析方法对其进行了动静刚度特性和热特性仿真分析,验证了支撑结构设计的合理性。分析结果表明,透镜结构组件的一阶固有频率为1 301 Hz;利用面型拟合,得到了各工况下镜面面形误差值为PV≤λ/10,RMS≤λ/50,偏转误差≤1″。该径向支撑结构能很好地保持透镜共轴精度,减小了温度变化对镜面变形的影响,各项结果满足设计要求,证明了结构设计的合理性。; 梁彪刘伟; 关键词：有限元分析

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梁彪