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大口径望远镜次镜系统的拓扑优化设计

张丽敏 韩西达 吕天宇 赵宏超

张丽敏, 韩西达, 吕天宇, 赵宏超. 大口径望远镜次镜系统的拓扑优化设计[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(8): 818008-0818008(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0818008
引用本文: 张丽敏, 韩西达, 吕天宇, 赵宏超. 大口径望远镜次镜系统的拓扑优化设计[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(8): 818008-0818008(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0818008
Zhang Limin, Han Xida, Lv Tianyu, Zhao Hongchao. Topological optimization design for SM system of large aperture telescope[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(8): 818008-0818008(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0818008
Citation: Zhang Limin, Han Xida, Lv Tianyu, Zhao Hongchao. Topological optimization design for SM system of large aperture telescope[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(8): 818008-0818008(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0818008

大口径望远镜次镜系统的拓扑优化设计

doi: 10.3788/IRLA201847.0818008
基金项目: 

国家自然科学基金(11673080)

详细信息
    作者简介:

    张丽敏(1981-),女,副研究员,博士,主要从事光机精密结构设计与分析方面的研究。Email:zhangtqx@163.com

  • 中图分类号: TH751

Topological optimization design for SM system of large aperture telescope

  • 摘要: 针对地基大口径望远镜次镜系统加工精度和装调精度的要求,提出了基于拓扑优化的次镜系统结构设计方法。该方法利用变密度的拓扑优化思想,将次镜系统的Spider结构和Serrurier桁架的设计域限定为基结构,以期望方向的变形最小,通过材料的去留决定结构的最终形状和尺寸。首先,以相对密度为设计变量,Spider结构以1阶振型和重力方向变形为设计约束,桁架以X向和Y向变形为设计约束,建立各结构的拓扑优化模型;然后,以拓扑优化所得构型为基础,利用Workbench进行优化迭代;最后,设置优化参数,采用有限元法进行动静刚度分析和优化。结果显示4 m望远镜次镜系统的1阶谐振为22.7 Hz,光轴指向天顶和水平时重力方向偏移分别为-0.173 mm和-0.195 mm,并且Spider结构和Serrurier桁架的轻量化率超过30%。该结果验证了文中方法的有效性。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-05
  • 修回日期:  2018-04-03
  • 刊出日期:  2018-08-25

大口径望远镜次镜系统的拓扑优化设计

doi: 10.3788/IRLA201847.0818008
    作者简介:

    张丽敏(1981-),女,副研究员,博士,主要从事光机精密结构设计与分析方面的研究。Email:zhangtqx@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(11673080)

  • 中图分类号: TH751

摘要: 针对地基大口径望远镜次镜系统加工精度和装调精度的要求,提出了基于拓扑优化的次镜系统结构设计方法。该方法利用变密度的拓扑优化思想,将次镜系统的Spider结构和Serrurier桁架的设计域限定为基结构,以期望方向的变形最小,通过材料的去留决定结构的最终形状和尺寸。首先,以相对密度为设计变量,Spider结构以1阶振型和重力方向变形为设计约束,桁架以X向和Y向变形为设计约束,建立各结构的拓扑优化模型;然后,以拓扑优化所得构型为基础,利用Workbench进行优化迭代;最后,设置优化参数,采用有限元法进行动静刚度分析和优化。结果显示4 m望远镜次镜系统的1阶谐振为22.7 Hz,光轴指向天顶和水平时重力方向偏移分别为-0.173 mm和-0.195 mm,并且Spider结构和Serrurier桁架的轻量化率超过30%。该结果验证了文中方法的有效性。

English Abstract

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