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经纬仪主镜轴向支撑结构仿真与优化

谢军 何锋赟 王晶 高阁 赵天骄 刘震宇

谢军, 何锋赟, 王晶, 高阁, 赵天骄, 刘震宇. 经纬仪主镜轴向支撑结构仿真与优化[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 132-137. doi: 10.3788/IRLA201645.S118001
引用本文: 谢军, 何锋赟, 王晶, 高阁, 赵天骄, 刘震宇. 经纬仪主镜轴向支撑结构仿真与优化[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 132-137. doi: 10.3788/IRLA201645.S118001
Xie Jun, He Fengyun, Wang Jing, Gao Ge, Zhao Tianjiao, Liu Zhenyu. Simulation and optimization of axial supporting structures for theodolite primary mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(S1): 132-137. doi: 10.3788/IRLA201645.S118001
Citation: Xie Jun, He Fengyun, Wang Jing, Gao Ge, Zhao Tianjiao, Liu Zhenyu. Simulation and optimization of axial supporting structures for theodolite primary mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(S1): 132-137. doi: 10.3788/IRLA201645.S118001

经纬仪主镜轴向支撑结构仿真与优化

doi: 10.3788/IRLA201645.S118001
基金项目: 

国家自然科学基金(51275504)

详细信息
    作者简介:

    谢军(1987-),男,助理研究员,博士生,主要研究方向为光机结构设计及工程力学分析。Email:xiejun.2010@163.com

  • 中图分类号: TH74

Simulation and optimization of axial supporting structures for theodolite primary mirror

  • 摘要: 为了获得轴向支撑结构对经纬仪大口径主镜面形的影响规律,对主镜轴向支撑结构进行了结构拓扑优化设计及参数化分析。首先,采用接触边界条件方法建立了详细的主镜支撑系统有限元模型,对主镜初始支撑结构下的面形误差进行仿真分析,获得主镜初始支撑结构下光轴水平及光轴竖直状态下主镜的面形RMS值。然后,应用4D干涉仪对主镜径向支撑状态下的面形RMS进行了检测,有限元仿真得到的主镜面形RMS值与实验结果的偏差为13.2%,证明了仿真方法的准确性。最后,对主镜轴向支撑结构进行了结构拓扑优化,并根据拓扑优化结果建立新的主镜轴向支撑结构模型,对其重要尺寸进行了参数化分析。优化的主镜支撑结构的主镜面形误差明显优于初始结构:轴向支撑状态下主镜面形误差的RMS值由11.49 nm提升至8.38 nm。该研究可以为主镜支撑结构的设计提供重要参考。
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-02
  • 修回日期:  2016-02-03
  • 刊出日期:  2016-05-25

经纬仪主镜轴向支撑结构仿真与优化

doi: 10.3788/IRLA201645.S118001
    作者简介:

    谢军(1987-),男,助理研究员,博士生,主要研究方向为光机结构设计及工程力学分析。Email:xiejun.2010@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(51275504)

  • 中图分类号: TH74

摘要: 为了获得轴向支撑结构对经纬仪大口径主镜面形的影响规律,对主镜轴向支撑结构进行了结构拓扑优化设计及参数化分析。首先,采用接触边界条件方法建立了详细的主镜支撑系统有限元模型,对主镜初始支撑结构下的面形误差进行仿真分析,获得主镜初始支撑结构下光轴水平及光轴竖直状态下主镜的面形RMS值。然后,应用4D干涉仪对主镜径向支撑状态下的面形RMS进行了检测,有限元仿真得到的主镜面形RMS值与实验结果的偏差为13.2%,证明了仿真方法的准确性。最后,对主镜轴向支撑结构进行了结构拓扑优化,并根据拓扑优化结果建立新的主镜轴向支撑结构模型,对其重要尺寸进行了参数化分析。优化的主镜支撑结构的主镜面形误差明显优于初始结构:轴向支撑状态下主镜面形误差的RMS值由11.49 nm提升至8.38 nm。该研究可以为主镜支撑结构的设计提供重要参考。

English Abstract

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