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题名超大口径弯月镜支撑点布局-刚度-校正力联合优化
被引量：1
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作者
习兴华
张超杰
胡海飞
关英俊
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机构
长春工业大学机电工程学院
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
吉林大学机械与航空航天工程学院
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出处
《光电工程》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第8期89-96,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11873007)
中央引导地方科技发展基金(202002035JC)。
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文摘
在超大口径原位加工与检测中,目前多采用被动式Whiffletree液压支撑系统(原位支撑),而该类支撑单元的轴向刚度存在较大差异性,会显著影响轻薄型反射镜的面形精度。为解决这一问题,研究了主动型原位支撑的支点布局、单元刚度和主动校正力的联合优化方法。首先,针对支撑单元刚度差异,提出了支撑刚度、支点位置的分级布局优化方法,获得了支撑系统的初始优化解;其次,结合模式定标法和最小二乘法,进行了支撑点主动力校正,以获得支撑面形的最终优化解;最后,结合具体案例的数字仿真试验,验证了方法的有效性。结果表明:对于4 m弯月型轻薄反射镜,仅被动支撑下,分级布局优化后,60点方案面形精度RMS值由150.6 nm减少到32.9 nm,78点方案面形精度RMS值由45.2 nm减少到22.6 nm,优化效果显著;进一步经主动校正后,60点方案和78点方案面形精度RMS值分别为14.6 nm和6.9 nm,均满足面形精度RMS值小于λ/40(λ=632.8 nm)的指标要求;最终选取60点轴向支撑方案。通过对支点布局、支撑刚度和校正力进行联合优化,可以大幅增加原位支撑系统的适用性、灵活性,降低实施难度。
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关键词
布局优化
主动光学
液压Whiffletree
刚度差异
原位支撑
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Keywords
layout optimization
active optics
hydraulic Whiffletree
stiffness difference
in-situ support
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分类号
TH751
[机械工程—精密仪器及机械]
TH74
[机械工程—光学工程]
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题名空间遥感相机大口径反射镜结构优化设计
被引量：4
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作者
张超杰
习兴华
王永宪
朱俊青
关英俊
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机构
长春工业大学机电工程学院
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2020年第2期250-255,共6页
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基金
国家自然科学基金(11873007)。
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文摘
为满足大口径反射镜在复杂空间环境下对高面形精度和热稳定性的要求,针对某Φ660 mm口径反射镜进行了轻量化研究。提出了一种采用经典理论公式创建反射镜初始结构,结合灵敏度分析和参数优化进行综合设计的方法。首先构建了反射镜参数化模型,采用灵敏度分析研究镜体结构参数对面形变化的影响规律,找到对镜面面形RMS值灵敏度高的结构参数进行优化迭代。相比于传统反射镜结构设计方法,此方法缩小了优化设计空间,节约了计算成本与时间,能够在设计空间内全局寻优,较快收敛于最优值。优化后反射镜在自重载荷工况下镜面面形PV值小于λ/10,RMS值小于λ/40(λ=632.8 nm),镜体质量为13.6 kg,轻量化率达78.4%。镜体组件一阶频率为121 Hz,满足反射镜动态刚度要求,根据优化后的结果建立了反射镜的最佳结构模型,并进行了投产制造。
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关键词
轻量化
反射镜
灵敏度分析
全局寻优
参数优化
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Keywords
lightweight
mirror
sensitivity analysis
global optimization
parameter optimization
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分类号
V443.5
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
TH751
[机械工程—精密仪器及机械]
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