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。     

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.     

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。     

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。     

基于拓扑优化的金属反射镜设计及增材制造

为了满足金属反射镜高刚度、轻质化、非球面等实际使用需求,采用拓扑优化方法对金属反射镜镜体及支撑结构进行一体化设计.优化目标是结构柔度和一阶固有频率的加权叠加值最小化,约束函数是体积分数的上限.最终获得半封闭式支撑结构的反射镜构型.在完成几何提取和重建后,形成最终的CAD模型.借助COMOSL软件对该模型的静态刚度及固有频率进行分析,仿真分析结果显示此反射镜在重力工况下的最大RMS值为19 nm,一阶自然频率为1 705.2Hz.随后采用增材制造技术对该反射镜进行制备,验证了方法的有效性.     

基于ESO的反射镜拓扑优化设计

针对目前反射镜拓扑优化存在的局限性和渐进结构优化的优点,提出了用渐进结构优化的方法对镜体进行拓扑寻优。分析了渐进结构优化的原理并进行了改进,同时对比了不同模型和删除参数的影响,对镜体在竖直和水平两种工况下分别进行分析,得到了在复合工况下材料的最佳分布(载荷传递路径),分析了这个结果与现有镜体结构形式的异同,给出了改进建议,根据上述最佳材料分布加以整理,提出了一种多点支撑下的镜体结构形式,对以后相关设计具有一定的参考价值。     

氮分子激光阴影照相电子成像系统研究

介绍了一种以氮分子激光器作光源的ＣＣＤ相机阴影照相系统,该系统能可靠地对高速运动目标和瞬变现象进行阴影照相电子成像,并提出了基于该系统的阴影照相电子成像测速法．该系统具有一些独到的优点：作为系统光源的氮分子激光器的脉宽为纳秒量级（火花光源的脉宽为微秒或亚微秒量级）,适用于高速摄影;对环境无特殊要求,能在一般室内环境下正常工作;电子成像技术的采用,使得该系统无需显、定影及判读等操作,直接由计算机进行图像处理和输出．     

氮分子激光阴影照相电子成像系统研究

介绍了一种以氮分子激光器作光源的ＣＣＤ相机阴影照相系统、该系统能可靠地对高速运动目标和瞬变现象进行阴影照相电子成像，并提出了基于该系统的阴影照相电子成像测速法，该系统具有一些独到的优点，作为系统光源的氮分子激光器的脉宽为纳秒量级（火花光源的脉宽为微秒或亚微秒量级），适用于高速摄影，对环境无特殊要求，能在一般室内环境下正常工作，电子成像技术的采用，使得该系统无需显、定影及判读等操作，直接由计算机进行     

一种空间遥感器反射镜柔性支撑结构

设计了刚度高、热适应强的反射镜柔性支撑结构。通过有限元模型分析,该支撑结构中的反射镜在±10℃的环境温度变化下,其反射镜面形精度RMS值达到1/50λ(λ=632.8nm)。     

Whiffletree结构中的柔节设计

针对某空间遥感器大口径反射镜采用的复合支撑结构的定位、解耦和释放热应力需求,设计了一种空心圆柱切槽式的柔节。根据该柔节在支撑结构中的功能,采用传统材料力学公式和有限元仿真相结合的手段开展柔节结构件的设计。该柔节可以约束沿柔节轴向的自由度,释放垂直轴向的方向的自由度,该柔节结构简单,并且很实用。采用有限元和试验的方法,对柔节在设计载荷下沿轴向的变形量和径向的变形量进行了仿真和测试,沿轴向的变形量为0.002mm,沿径向的变形量为0.113mm,该柔节满足支撑结构的解耦要求。     

大跨度快速拼装式简支梁桥整体稳定分析

应用非线性结构分析程序NSAP－DB分析了一种新型大跨度重载快速拼装式简支梁桥的整体稳定性。在最大跨度和最不利荷载作用下,结构的整体稳定系数＞1．5,跨度减少时,稳定系数提高,但构件的局部稳定问题成为控制因素,稳定系数不会提高太大,却足够安全。计算表明新型大跨度的快速拼装桥梁是安全可行的。     

NX Nastran在起重机支腿改进设计中的应用

介绍了运用NX Nastran软件对起重机支腿进行有限元分析,在此基础上提出一种新型结构方案,提高了产品使用的可靠性,为产品的改进设计提供了一条新思路。     

加固新增设备钢结构厂房的有限元分析

由于目前越来越多的工业厂房需要增加新的使用功能,而增加的设备荷载已经超过原结构的正常使用承载能力,故需对原钢结构进行加固。本文采用钢梁底部附加预应力筋和钢梁底部加设支撑方法。为了验证此两种加固方法的可行性,并分析出最优方案,本文以山西某电力设备有限公司新建工业区工程项目为例采用了有限元分析软件ANSYS12.0对两种加固方案进行数值模拟。对两种方法在施加相同的荷载作用下对结构的受力性能进行分析。结果表明,预应力筋加固法不仅能极大的满足结构的应力变形要求,而且省工省料,施工难度小,重量更轻,所以预应力筋法比增设支撑法更合适。预应力筋加固法是未来钢结构加固方法的趋势。     

水工结构设计软件应用的初步探讨

针对南水北调工程设计中存在计算量大、结构形式复杂、受力与传力不明确等特点，拟探求一种简便、快捷的结构设计方法。经过分析与对比，从ANSYS，ADINA，Algor，SAP2000，SAP84，Abaqus．等软件中选出了较适合水工结构设计的软件SAP2000，并利用这个软件，完成了某倒虹吸的结构弹性地基梁法的内力分析。     

大型航空结构件比较式优化设计

大型航空整体结构件在加工过程中在切削力、切削热、零件刚度等多种因素的影响下,很容易产生变形,从而影响结构件本身的性能。文章利用大型有限元分析软件ANSYS,针对大型结构件的不同铣削位置变形问题进行有限元分析,根据应力分布分析的结果,找出结构件薄弱环节,进而进行优化设计。通过优化较大地提高了结构件性能。     

大吨位铸钢万向铰支座受压力学性能分析

为了解目前国内承载能力最大的新型铸钢万向铰支座的受压力学性能,采用ANSYS,针对6个主要参数、34个分析试件对支座受压力学性能以及经济性的影响进行研究.结果表明:下支座顶板厚度、加劲肋高度和厚度及材料屈服强度对支座的受压力学性能影响相对较大.上支座高度对支座性价比影响最大,最大可达60%左右.下支座顶板厚度、加劲肋高...     

应用AUTOLISP语言实现空间桁架有限元分析前处理的统一方法

本文提出了统一描述空间桁架拓扑方案的方法组文件,借助于组文件,用AUTO LISP语言实现了空间桁架有限元分析前处理的统一方法,并将交互式计算机图形技术应用于桁架结构CAD的前处理。