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双光栅光谱仪光栅转轴的多目标优化

许典 曹佃生 林冠宇 于向阳

许典, 曹佃生, 林冠宇, 于向阳. 双光栅光谱仪光栅转轴的多目标优化[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(3): 320001-0320001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0320001
引用本文: 许典, 曹佃生, 林冠宇, 于向阳. 双光栅光谱仪光栅转轴的多目标优化[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(3): 320001-0320001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0320001
Xu Dian, Cao Diansheng, Lin Guanyu, Yu Xiangyang. Multipurpose optimization for grating shaft of double grating spectrometer[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(3): 320001-0320001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0320001
Citation: Xu Dian, Cao Diansheng, Lin Guanyu, Yu Xiangyang. Multipurpose optimization for grating shaft of double grating spectrometer[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(3): 320001-0320001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0320001

双光栅光谱仪光栅转轴的多目标优化

doi: 10.3788/IRLA201746.0320001
基金项目: 

国家自然科学基金重大科研仪器设备研制专项(41527806);国家自然科学基金(41504143)

详细信息
    作者简介:

    许典(1992-),男,硕士生,主要从事光栅光谱仪器方面的研究。Email:xdfromzju@163.com

  • 中图分类号: TH122

Multipurpose optimization for grating shaft of double grating spectrometer

  • 摘要: 双光栅光谱仪光栅转轴是用于固定和驱动两块共轴凹面光栅的重要零件,其工作过程中出现的变形与振动现象均可能对双光栅光谱仪最终的波长测量结果带来影响。依据双光栅光谱仪的工作原理和实际工况,确定其光栅转轴结构优化的主要目标为质心调整,轻量化,避免共振和减小凹面光栅的随机响应变形。为实现光栅转轴的多目标优化,首先在UG中建立凹面光栅、光栅转轴及其固定结构的三维模型,然后导入ANSYS Workbench进行模态分析与随机响应分析,并针对其计算结果展开多目标优化。优化后,光栅转轴回转部分的质心调整到回转轴上,总质量由0.606 30 kg减轻到0.539 43 kg,二阶固有频率从184.83 Hz增大到187.77 Hz,凹面光栅Z轴方向最大随机响应变形从33.394 m减小到27.147 m。目前市面上常见的有限元分析软件均无法直接实现结构的质心调整,作者将该目标的实现提前到三维建模过程当中,并保证在后续优化过程中,回转部分的质心只在其回转轴上移动,从而使质心调整和轻量化等其他优化目标同时实现,该处理方法具有广泛的借鉴意义。
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-10
  • 修回日期:  2016-08-20
  • 刊出日期:  2017-03-25

双光栅光谱仪光栅转轴的多目标优化

doi: 10.3788/IRLA201746.0320001
    作者简介:

    许典(1992-),男,硕士生,主要从事光栅光谱仪器方面的研究。Email:xdfromzju@163.com

基金项目:

国家自然科学基金重大科研仪器设备研制专项(41527806);国家自然科学基金(41504143)

  • 中图分类号: TH122

摘要: 双光栅光谱仪光栅转轴是用于固定和驱动两块共轴凹面光栅的重要零件,其工作过程中出现的变形与振动现象均可能对双光栅光谱仪最终的波长测量结果带来影响。依据双光栅光谱仪的工作原理和实际工况,确定其光栅转轴结构优化的主要目标为质心调整,轻量化,避免共振和减小凹面光栅的随机响应变形。为实现光栅转轴的多目标优化,首先在UG中建立凹面光栅、光栅转轴及其固定结构的三维模型,然后导入ANSYS Workbench进行模态分析与随机响应分析,并针对其计算结果展开多目标优化。优化后,光栅转轴回转部分的质心调整到回转轴上,总质量由0.606 30 kg减轻到0.539 43 kg,二阶固有频率从184.83 Hz增大到187.77 Hz,凹面光栅Z轴方向最大随机响应变形从33.394 m减小到27.147 m。目前市面上常见的有限元分析软件均无法直接实现结构的质心调整,作者将该目标的实现提前到三维建模过程当中,并保证在后续优化过程中,回转部分的质心只在其回转轴上移动,从而使质心调整和轻量化等其他优化目标同时实现,该处理方法具有广泛的借鉴意义。

English Abstract

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