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望远镜次镜钢索支撑结构动力学分析

安其昌 张景旭 张丽敏

安其昌, 张景旭, 张丽敏. 望远镜次镜钢索支撑结构动力学分析[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2115-2119.
引用本文: 安其昌, 张景旭, 张丽敏. 望远镜次镜钢索支撑结构动力学分析[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2115-2119.
An Qichang, Zhang Jingxu, Zhang Limin. Dynamics analysis of telescope third mirror wire support structure[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(8): 2115-2119.
Citation: An Qichang, Zhang Jingxu, Zhang Limin. Dynamics analysis of telescope third mirror wire support structure[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(8): 2115-2119.

望远镜次镜钢索支撑结构动力学分析

基金项目: 

中科院三期重大科研创新专项

详细信息
    作者简介:

    安其昌(1988-),男,硕士生,主要从事空间机构学方面的研究。Email:anjj@mail.ustc.edu.cn;张景旭(1965-),男,研究员,博士生导师,主要从事大型光电经纬仪结构设计方面的研究。Email:zhangjx@ciomp.ac.cn

    安其昌(1988-),男,硕士生,主要从事空间机构学方面的研究。Email:anjj@mail.ustc.edu.cn;张景旭(1965-),男,研究员,博士生导师,主要从事大型光电经纬仪结构设计方面的研究。Email:zhangjx@ciomp.ac.cn

  • 中图分类号: TH751

Dynamics analysis of telescope third mirror wire support structure

  • 摘要: 为了增加大口径望远镜次镜支撑结构第一阶固有频率,采用施加有预紧力的八根钢索取代原有的四翼梁结构。文中首先根据Euler-Bernoulli梁理论将此次镜支撑结构简化为一个由质量点和梁组成的简化模型并使用变分法得出系统固有频率表达式以及系统第一阶固有频率;然后以1.23 m望远镜为例,计算得出预紧力为20 000 N时系统第一阶固有频率为18.9 Hz与有限元仿真软件ANSYS得出的17.8 Hz相比误差为6%,证明了简化的可行性与理论的正确性。最后通过分析次镜室质量不变的情况下,不同主镜口径下预紧力与次镜支撑结构第一阶模态的关系,得出对于1.23 m望远镜,施加70 000 N的预紧力即可以使一阶模态达到34 Hz,对于2 m、4 m口径的望远镜,通过调节预紧力,可以将一阶频率控制在20 Hz以上的结论。文中的方法可以用于类似结构的动力学特性计算;同时这种结构具有较高的抗扭转刚度,并能够有效减轻次镜支撑结构的重量,对于大口径光学系统的设计有很好的指导意义。
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-12-14
  • 修回日期:  2013-01-16
  • 刊出日期:  2013-08-25

望远镜次镜钢索支撑结构动力学分析

    作者简介:

    安其昌(1988-),男,硕士生,主要从事空间机构学方面的研究。Email:anjj@mail.ustc.edu.cn;张景旭(1965-),男,研究员,博士生导师,主要从事大型光电经纬仪结构设计方面的研究。Email:zhangjx@ciomp.ac.cn

    安其昌(1988-),男,硕士生,主要从事空间机构学方面的研究。Email:anjj@mail.ustc.edu.cn;张景旭(1965-),男,研究员,博士生导师,主要从事大型光电经纬仪结构设计方面的研究。Email:zhangjx@ciomp.ac.cn

基金项目:

中科院三期重大科研创新专项

  • 中图分类号: TH751

摘要: 为了增加大口径望远镜次镜支撑结构第一阶固有频率,采用施加有预紧力的八根钢索取代原有的四翼梁结构。文中首先根据Euler-Bernoulli梁理论将此次镜支撑结构简化为一个由质量点和梁组成的简化模型并使用变分法得出系统固有频率表达式以及系统第一阶固有频率;然后以1.23 m望远镜为例,计算得出预紧力为20 000 N时系统第一阶固有频率为18.9 Hz与有限元仿真软件ANSYS得出的17.8 Hz相比误差为6%,证明了简化的可行性与理论的正确性。最后通过分析次镜室质量不变的情况下,不同主镜口径下预紧力与次镜支撑结构第一阶模态的关系,得出对于1.23 m望远镜,施加70 000 N的预紧力即可以使一阶模态达到34 Hz,对于2 m、4 m口径的望远镜,通过调节预紧力,可以将一阶频率控制在20 Hz以上的结论。文中的方法可以用于类似结构的动力学特性计算;同时这种结构具有较高的抗扭转刚度,并能够有效减轻次镜支撑结构的重量,对于大口径光学系统的设计有很好的指导意义。

English Abstract

参考文献 (10)

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