指向反射镜轻量化及支撑结构设计与分析

为增长相机的曝光时间,改善成像质量,光学系统入瞳前方需要设置扫描机构进行俯仰方向的运动补偿。指向镜体轻量化及其支撑结构设计是扫描机构设计的关键环节。本文针对有效通光口径为320mm×260mm的一维指向反射镜进行了轻量化与支撑结构设计。设计从材料选择、轻量化设计和支撑方式等方面展开,指向镜轻量化后重量为6.245kg,轻量化率为58.4%;运用有限元方法对指向反射镜组件进行了分析,系统基频为196Hz,系统在1g重力载荷与±5℃均匀温变作用下的面形精度rms均优于λ/50、PV值均优于λ/10;最后采用模拟件进行了试验验证。最终得到满足设计要求的合理结构。     

空间相机反射镜支撑结构的设计与分析

利用有限元法对反射镜组件在自重和均匀温升作用下的面形精度进行了计算,分析结果预示最初的模型不能满足设计要求.为了提高反射镜的面形精度,把增加支撑结构的柔性作为修改方向,经过计算确定柔性结构设计变量L为3mm时的结构方案能够满足反射镜的面形精度要求.同时为了校核这个结构的强度和刚度,对工为3mm时的结构进行了模态分析和在预示载荷作用下的频率响应分析和准静态分析,结果表明,该方案完全能够满足整个结构的刚度和强度设计要求,从而为空间相机的设计提供了有利依据,同样为其他空间相机反射镜支撑的设计提供了参考.     

空间遥感器反射镜组件的设计与有限元分析

针对某空间遥感器反射镜的设计指标要求,分析并优化了反射镜的支撑形式和结构参数,得到了质量为23.7kg,轻量化率达到76.2%的反射镜结构。在反射镜基本构型确定的基础上,设计了镜体的支撑结构,通过合理设计柔性卸载结构满足了反射镜结构系统的动静态刚度和热尺寸稳定性要求。采用有限元软件ABAQUS对反射镜组件进行了精确有限元分析,分析结果表明,在1g重力作用下反射镜的面形精度RMS达到3.66nm,在4℃均匀温升载荷作用下反射镜的面形精度RMS达到4.16nm,在1g重力和4℃均匀温升载荷耦合作用下反射镜的面形精度RMS达到5.51nm,反射镜组件的一阶固有频率为137.51Hz。得到的结果显示该反射镜组件完全满足设计指标要求。     

快中子照相CCD成像系统反射镜组件设计

基于反射镜组件的刚度、强度和热尺寸稳定性,采用背部4点支撑方案设计了反射镜组件。对反射镜组件进行的静、动态刚度及热尺寸稳定性分析结果表明,反射镜在重力载荷和4℃温升载荷及温度和重力耦合变形下,面形精度达到PV≤λ/10,RMS≤λ/50(λ=400nm)。模态分析结果证明该结构有足够的动态刚度。     

致冷型二次成像离轴三反射镜光学系统设计

研究并设计了一种适合于致冷成像的离轴三反射镜光学系统.设计了二次成像的反射系统结构,将冷光阑作为系统的孔径光阑,得到100%的冷光阑效率,第二和第三反射镜将孔径光阑成像在第一反射镜的位置,有效地减小了第一反射镜的口径.通过调整每个反射镜的偏心与倾斜,实现系统的无遮拦,使用高次非球面校正像差,保证了系统的成像质量.设计的致冷型红外系统工作波段为3~5μm,焦距为500mm,F数为2,视场为10°×0.5°.该系统各视场的调制传递函数在奈奎斯特频率处(20lp/mm)都在0.5以上,并具有紧凑的结构.     

基于MATLAB/RTW的控制系统一体化设计方法

为了减少控制系统设计的开发周期和开发成本,提出了一种应用MathWorks工具集实现控制系统一体化设计的方法．介绍了MATLAB／Simnlink／RTW等开发工具,讨论了其用于控制系统实时仿真的具体流程．并以火炮模拟负载的方位轴控制系统设计为示例,通过xPC目标系统,说明了此方法在实际工作过程中的一些关键问题．     

X射线超反射镜鲁棒性膜系设计

为降低X射线超反射镜镀膜误差导致的光谱性能退化、提高其可制备性,提出了基于多目标遗传算法的X射线超反射镜鲁棒性设计方法,将X射线超反射镜的反射带性能和膜厚随机误差引起的反射带偏差作为两个优化目标进行优化.考虑到X射线光学系统掠入射反射的特殊性,在优化求解的计算过程中加入了入射光发散角对多层膜反射率的影响,进而分别设计了具有掠入射角度带宽和能量带宽的两种X射线多层膜反射镜鲁棒性膜系.结果表明,相比只优化光学性能的传统优化设计方法,鲁棒性设计方法能够得到反射性能良好且对膜厚随机误差不敏感的超反射镜膜系设计.     

大口径纹影系统主反射镜装调结构分析与设计

研制纹影测试系统中大口径主球面反射镜的装调结构.利用有限元法,对有效通光口径直径为800 mm的主镜进行应力和面变形分析.采用断裂几率预测法校核玻璃机械强度,通过优化得出反射镜面变形的均方根(rootmean square,RMS),以此为依据,设计出满足系统技术要求的主镜装调结构.     

Optimum design of lightweight silicon carbide mirror assembly

According to the design requirement and on the basis of the principle that the thermal expansion coefficient of the support structure should match with that of the mirror, a lightweight silicon carbide primary mirror assembly was designed. Finite element analysis combined with the parameter-optimized method was used during the design. Lightweight cell and rigid rib structure were used for the mirror assembly. The static, dynamic and thermal properties of the primary mirror assembly were analyzed. It is shown that after optimization, the lightweight ratio of the silicon carbide mirror is 52.5%, and the rigidity of the silicon carbide structure is high enough to support the required mirror. When temperature changes, the deformation of the mirror surface is in proportion to the temperature difference.     

西汉连弧纹镜考述

西汉连弧纹镜是中国古代流行最广的铜镜,它在战国连弧纹镜的基础上采用连弧纹、铭文圈和镜缘素边构成其主要设计样式,并随时代的发展,由早期对天地的崇拜转向个人的情趣。并在铸镜工艺和加工技术方面达到当时世界先进水平。     

Analysis of lateral stability of I-section aluminum beams

This paper focuses on the lateral buckling of laterally-unrestrained aluminum beams subjected to a concentrated, uniformly loading and pure-bending action. The design methods of lateral stability of aluminum beams in the current codes are discussed. The influence of material property on the lateral buckling of aluminum beams is investigated with finite element analysis (FEA) methods. Some numerical examples are given, and the results from current codes are compared with the FEA solutions. The design method on lateral stability of steel beams specified in the Chinese standard GB 50017-2003 is modified to calibrate the stability factors of aluminum beams according to the European code, British code, and American code, and the modified method is verified by FEA results. Through comparison with the available test results, the modified design method for overall stability of aluminum bending members is proposed in this paper and proved applicable in the design of lateral stability of aluminum beams.     

基于ABAQUS的汽车铝合金车轮旋转弯曲试验的数值模拟

基于旋转弯曲试验,运用有限元分析软件ABAQUS建立某铝合金车轮有限元模型,进行了车轮旋转弯曲疲劳试验的数值模拟,分析了车轮结构的薄弱处,并进行了改进设计．同时,对改进前后的车轮进行了实际的旋转弯曲台架试验,改进后的车轮通过了实际试验,与数值模拟结果一致．研究表明,有限元方法可以较好地模拟铝合金车轮旋转弯曲试验．     

考虑撬力作用的铝合金T型受拉连接设计方法

分析了铝合金T型受拉连接的破坏模式,并与钢结构中T型受拉连接破坏方式进行了对比,讨论了撬力产生的原因和以及影响因素。将撬力计算的理想公式与钢结构中的修正撬力计算公式和有限元计算的铝合金T型接头撬力公式进行对比,提出了考虑撬力作用的铝合金T型受拉连接的设计方法。     

考虑撬力作用的铝合金T型受拉连接设计方法

分析了铝合金T型受拉连接的破坏模式,并与钢结构中T型受拉连接破坏方式进行了对比,讨论了撬力产生的原因和以及影响因素。将撬力计算的理想公式与钢结构中的修正撬力计算公式和有限元计算的铝合金T型接头撬力公式进行对比,提出了考虑撬力作用的铝合金T型受拉连接的设计方法。     

长条形空间反射镜镜体及其支撑结构设计

为了满足长条形空间反射镜的设计要求,从结构材料的选择、镜厚比确定、支撑方式与最佳支撑点位置的选择以及镜体轻量化等方面进行了详细的镜体结构设计。设计了一种空间反射镜柔性支撑结构,以满足温度载荷与装配误差0.05mm工况下镜体面形精度的要求。利用有限元分析软件对反射镜组件进行分析,反射镜组件在Z向1g重力、4℃温升以及0.05mm强制位移三种工况耦合作用下的面形误差峰谷值PV为20.5nm,均方根值RMS为4.75nm,优于PV值小于λ10,RMS值小于λ50的设计指标。组件一阶频率141.83Hz,满足动态刚度要求。组件分析结果表明,反射镜及其支撑结构设计合理,满足空间应用要求。