FAST反射面支承结构整体索网分析

采用整体索网作为大射电望远镜(FAST)反射面的支承结构,网格划分形式为短程线型．通过对整体索网的初始预应力态的分析、工作状态的动态模拟以及结构的受荷分析,发现结构的拟合精度均能满足FAST电性能的要求,论证了整体索网结构作为FAST反射面支承结构的可行性．     

巨型望远镜(FAST)反射面结构健康监测系统

为了保证结构安全性和实用性,研究并设计了500 m口径球冠状射电望远镜FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)反射面结构健康监测系统.针对其结构特点以及反射面特殊的主动变位工作状态,提出系统总体设计方案,研究了传感器与数据采集子系统,对传感器进行选型和测点优化布置,优化配置数据采集硬件系统并运用LabVIEW开发了专用数据采集软件系统;开发了数据管理子系统,采用SQL Server建立中心数据库,采用Delphi设计了数据管理操作界面;以Delphi为核心程序建立系统集成平台;提出了有效、适用的结构安全评定和预警方法.大部分系统功能已在FAST 30 m缩尺模型结构试验中成功应用.     

巨型望远镜(FAST)反射面结构健康监测系统

为了保证结构安全性和实用性,研究并设计了500 m口径球冠状射电望远镜FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)反射面结构健康监测系统.针对其结构特点以及反射面特殊的主动变位工作状态,提出系统总体设计方案,研究了传感器与数据采集子系统,对传感器进行选型和测点优化布置,优化配置数据采集硬件系统并运用LabVIEW开发了专用数据采集软件系统;开发了数据管理子系统,采用SQL Server建立中心数据库,采用Delphi设计了数据管理操作界面;以Delphi为核心程序建立系统集成平台;提出了有效、适用的结构安全评定和预警方法.大部分系统功能已在FAST 30 m缩尺模型结构试验中成功应用.     

FAST主索网结构基于APDL的建模应用

FAST为我国首个500m口径的天文射电望远镜,能够利用反射面主索网的主动变位来进行天文观测。其中主索网结构属于大跨度的柔性支承结构,主索网的模型建立对其结构受力分析有较大的影响。对ANSYS参数化语言作了简要介绍,并通过对FAST主索网结构进行分析,利用ANSYS软件,运用参数化设计方法对500 m口径天文射电望远镜主索网结构进行建模,并进行优化设计。     

Back Frame Section Size Optimization of Large Aperture Telescope

大型射电望远镜背架截面尺寸优化

吴青龙¹, 姚展¹, 吴坛辉¹, 侯仰青¹, 张华振¹, 许谦², 王娜²

（1.上海跃盛信息技术有限公司,上海 201109;

2.中国科学院新疆天文台, 乌鲁木齐 830011）

摘要：

大型射电望远镜背架结构是支撑反射面的重要零部件,直接关系到反射面的型面精度。其优化设计对于保证大型射电望远镜型面精度,减轻结构重量具有关键意义。论文构建两种方法对超大型射电望远镜背架杆件截面尺寸进行了优化设计。其一是基于拉格朗日乘数法和Kuhn-Tucker条件,以初始桁架中杆件的内外半径为设计变量,结构重量为约束条件,结构柔度为目标函数,建立桁架结构杆件尺寸优化的数学模型及其优化准则。其二是基于ANSYS一阶优化理论,以杆件的内外半径为设计变量,背架RMS为目标函数,结构重量为约束条件构建一阶优化模型。从不同工况RMS、优化结构应力均匀性和优化效率几方面进行对比。结果表明,两种算法均能有效减小结构变形、提高RMS,但准则法相较于一阶算法具有相对更好的优化结果。

关键词：射电望远镜;反射面精度;背架结构;尺寸优化;准则法;一阶优化

     

FAST 30m模型健康监测系统

为了有效地评定结构安全性和使用性,研究并设计了大射电望远镜FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)30 m缩尺模型结构健康监测系统.针对FAST30 m模型结构特性,确定健康监测系统的组成、功能和监测内容;依据适用条件、性价比等对传感器优化选型,计算结构"热点应力"位置并采用概率灵敏度分析方法计算应力变化对结构刚度影响最大位置,以此优化应力传感器测点位置,采用有效独立方法优化计算加速度传感器测点位置;提出了FAST30 m模型结构的安全评定及预警方法;综合运用Matlab、Ansys和Labview等软件设计了健康监测系统.FAST30 m模型健康监测系统能协调运行,并应用于FAST30 m模型索网结构张拉成形施工过程中,实现了预期设计功能.     

巨型望远镜FAST 30m模型结构传感器优化布置

为了有效监测结构,研究巨型望远镜(FAST,Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope)30m模型结构——整体索网结构的传感器优化布置方法.FAST 30m索网结构监测内容包括环境荷载和结构响应,其中索应力、变位节点位移、结构振动是主要监测物理量.索应力监测传感器主要按照"热点应力"原则布设,综合考虑各照射源方向反射面变位后"热点应力"位置、按实际周围环境数值模拟各风向作用下风荷载计算的最大峰值响应位置以及球面基准态时索应力变化对结构整体刚度影响较大的位置;为使主动反射面精确定位,所有变位节点粘贴光学靶标,采用激光全站仪自动同步扫描其坐标以推算径向位移和切向位移;结构振动以风荷作用下主要参与振动模态为目标模态,基于有效独立法进行测点优化.     

基于模糊神经网络的丝织物缝纫性能预测

根据面料FAST力学性能指标与缝纫性能之间的关系,应用主分量分析对FAST高维输入数据降维,提出了一种基于模糊神经网络的丝织物缝纫平整度客观评价系统.实验结果证明,系统可以根据织物的不同结构及物理性能快速准确地预测丝织物的缝纫平整度.     

新型陆基充气球天线力学分析与测试

为了实现适用于应急通讯的天线系统,研究一种新型充气球天线结构.充气天线包括充气球,抛物反射面,固定索和馈源,通过调节上下球体气压差形成抛物反射面,天线系统能够在较短时间内展开成工作状态.通过自编程序设计一个1.35 m口径的抛物面天线,并进行静、动力学分析,研制相应的原理样机,研究气压差对反射面变形的影响以及在气压差一定的情况下气压对结构动力性能的影响.基于PhotoModeler Pro.5测量软件对充气展开后的形面精度进行测试,实验证明能够达到理想的精度,采用非接触视频测量方法测量结构一阶振动频率,结果表明,理论与实验结果吻合的比较好,可以为充气天线的设计制作提供指导.     

卫星通讯地面站十米天线背架结构分析

本文介绍如何应用天线背架结构分块计算程序对十米卫星通讯地面站天线背架结构进行刚度分析和强度计算,并提出了改善性能指标的改进方案。     

FAST健康监测数据采集系统开发研究

对500m口径大射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,简称FAST)健康监测系统基础组成部分—FAST健康监测数据采集系统进行开发研究.分析了FAST传感器选型影响因素,结合传感器自身适用标准进行具体选型,完成了基于所选传感器的硬件系统设计,运用Labview平台开发了与FAST监测系统相适应的采集软件系统,形成一套完整的基于虚拟仪器技术的FAST健康监测数据采集系统.FAST30m模型试验是FAST建设过程中的关键步骤,通过在模型试验中的成功应用,表明该系统可为将来FAST健康监测系统的完善提供重要支撑条件.     

挖泥船定位桩设计方法分析与比较

挖泥船是一种高技术含量船型，定位桩是挖泥船上的重要结构件，定位桩受力复杂，破损率较高，是挖泥船设计好坏的关键，以往的设计方法较为简单，与实际情况出入较大，有必要对其进行研究改进，采用结构力学分析方法，对定位计力学模型进行适当简化，计算应力分布，给出强度计算公式，结合定位桩实际使用情况，并与现有的定位桩计算方法比较，最后确定挖泥船定位桩合理，实用的设计，与原设计方法比较，此种定位桩设计方法与实际情况较为吻合。     

Development of two-axis control index table driven by direct drive motors

The stability and reliability of a tilting index table should be considered at the design stage. A design method for the lightweight and improvement of the stability of the structure in a tilting index table was proposed using a commercial analysis program, ANSYS Workbench 12, by analyzing the static-thermal characteristics of the developed high-accuracy tilting index table at its design stage. The results of the performed structural analysis show that the maximum stress is generated at the stock tail part. An optimum design for the stock tail part was carried out to reduce the maximum stress and deformation. Also, the design variables were determined by considering the support of the stock tail part for the C-axis body. In the comparison of the results before and after the optimization, the maximum deformation and stress are improved by 2.8% and 8%, respectively.     

FAST中的宏/微机器人概念及索张力的优化配置

基于大射电望远镜ＦＡＳＴ创新设计中悬索与Ｓｔｅｗａｒｔ平台两级调节方案,提出了并联宏－微机器人的概念,建立了悬索柔性机器人的系统的逆运动学模型;针对悬索柔性的特点,在满足馈源电性能要求的前提下,提出了索系结构张力配置的优化方案,计算结果表明该方案可使悬索张力的分布更加均匀,并可避免悬虚牵,这一方案也可用于其他并联悬索结构的张力配置。     

FAST－织物性能快速测试系统

本介绍了FAST测试系统的组成,分析了FAST测试系统测试织物性能的基本原理,探讨了FAST测试系统在织物性能测试和生产实践中的应用。