能动薄主镜受均匀冲击载荷的计算模拟

以６２４ｍｍ抛物面能动薄主镜为例建立了三维有限元模型，准确地计算出薄主镜的重量。对镜面受以下几种均匀冲击载荷时各单元、节点上的变形和应力分布情况进行了计算：加力驱动器均匀支撑分布，薄主镜水平放置和垂直放置，载荷加速度分别以ｇ，３ｇ，５ｇ，６ｇ，７ｇ，９ｇ和１０ｇ表示。最后对计算结果进行了分析     

地基望远镜主镜支撑性能分析

主镜面型精度是地基大口径望远镜最关键的技术指标之一.为了研究主镜室以及主镜底支撑和侧支撑系统的重力变形造成的主镜面型误差,介绍了一地基光电望远镜的主镜室及详细的主镜支撑结构,借助于有限元法,建立了主镜,主镜室和支撑结构的详细有限元模型,分析计算了主镜在支撑状态下的镜面变形情况,并通过ZYGO干涉仪进行了面型检测.计算结...     

提高大口径金属主镜面形精度的方法

分析了影响Ｒｉｔｃｈｅｙ－Ｃｈｒｅｉｔｉｅｎ光学系统中金属主反射镜面形精度因素，采用有限元法对立交易的加工过程及其安装进行了模拟，指出提高主镜的面形镜度，既要合理主镜材料的热处理工艺，也要对加工参数进行控制。良好的稳定化处理可以有效地消除材料内部的残余应力，保证主镜尺寸的稳定性。提高加工基准的精度，并采用组合加工镜面，可以大大提高主镜的面形精度，最后，给出了主镜的干涉仪检测结果。     

运动平台上跟踪系统主镜筒动态特性分析

本文根据运动平台上某跟踪系统主镜筒的设计方案,在ansys平台下建立系统有限元分析模型,求得了主镜筒的前十阶固有频率和结构的强弱分布,确定了结构分析的重点为主、次镜的相对位置变化.定义了描述主、次镜相对位置变化的参量及其计算方法,并在冲击载荷作用下计算分析了主、次镜相对位置的瞬态响应,总结了主镜筒的响应规律.分析结果为...     

拼接望远镜中分块主镜曲率半径的误差分析

本文根据几何光学原理,利用光线追迹方法建立的拼接望远镜光学系统的仿真模型,分析计算了拼接主镜中分块镜曲率半径误差对拼接望远镜光学系统的影响。当主镜为单镜面时候,其曲率半径误差引起的波像差可以通过调焦进行补偿;当主镜为分块镜拼接镜时,由于分块镜曲率半径误差的随机性,望远镜光学系统无法对波相差进行有效补偿,对分块镜的曲率半径要求很严格;当对拼接主镜进行共相后,相当于补偿掉单个分块镜中由曲率半径误差引起的平移和倾斜误差,望远镜像质有很大提高并降低了对分块镜曲率半径误差的要求。     

大口径望远镜主镜支撑优化分析

大口径望远镜主镜的面形精度是影响望远镜成像质量的关键因素之一.光电系统中主镜轴向支撑点位置,对面形精度起着非常重要的作用,主镜支撑点位置合理与否,在一定程度上影响着光学系统的成像质量.本文对大口径望远镜主镜的轴向支撑和径向支撑技术进行了详细地研究,利用有限元软件ANSYS建立了主镜的参数化模型,对不同口径主镜的轴向支撑点数目和位置进行了优化,从而给出了最佳支撑点的位置.优化分析结果表明了,主镜的面形精度满足系统的精度要求,并且轴向支撑对镜面的面形影响较大.     

能动磨盘的结构优化设计

针对现有能动磨盘在工程加工应用中存在的问题,利用有限元法对不同结构的能动磨盘建立了静力学模型,并进行计算和分析.以加工Ф1800mm,F/1.5的大口径抛物面主镜为参照,分别对三种结构模型在不同基盘厚度时进行了变形仿真计算.通过分析能动磨盘的变形精度与对应的驱动器产生弯曲力大小的关系,优化设计出适用于Ф1800mm,F/1.5主镜加工的能动磨盘结构,并已投入应用.     

激光通信地面站600 mm主镜径向支撑设计

激光通信大口径地面光端机的主要作用是与卫星建立通信链路,实现卫星与地面站之间的数据传输。某激光通信车载地面光端机600 mm主镜采用微晶材料,重量较大且工作角度不断发生变化。为保证镜面变形精度,该主镜在采用轴向背部9点支撑的基础之上,需同时采用径向支撑结构平衡主镜在其工作角度下重力的径向分力。本文根据主镜工作角度变化,针对传统多点径向支撑结构尺寸大并易造成应力集中等问题,为平衡主镜径向重力分量,减小径向支撑结构尺寸,设计了中心轴与水银带相结合的径向支撑方案,采用有限元分析方法得出水银带参数对主镜面形的影响,优化了支撑参数并设计了支撑结构。主镜面形测试结果表明,采用本文提出的径向支撑结构后,主镜面形达到了预期效果,面形PV值优于λ/5,RMS值优于λ/37,完全满足设计要求。     

用加权残数法分析正交异性扁薄壳体的大变形问题

本文用加权残数法对正交异性扁薄壳体的大变形问题进行了计算分析，首先，本文推导了正交异性扁薄壳体出中曲面挠度Ｗ和应力函数Φ表示的微分方程，其次，本文用加权残数法中的离散最小二乘法编写了计算程序，对四种支承情况下的正交异性扁薄壳体在均布荷载下的变形问题进行了计算，最后，本文进行了其中一种情况的验证试验，结果与计算吻合。     

补偿器优化设计法线模拟反射面的确定

补偿器是大口径非球面主镜补偿检验的关键元件。随着主镜口径和相对口径的增大,由于高阶像差的影响,补偿器的优化结果与初始结构偏离也相应增大,此时若能用法线模拟反射面代替主镜,将检验时的自准光路简化为单次通过补偿器的光路,则优化过程将大大简化,且易获得好的补偿效果。用法线模拟反射面代替主镜时,光源位于主镜顶点曲率中心,模拟面的系数由主镜参数决定。设计结果表明,这种模拟面对F/1的主镜法线都有很好的符合精度。     

大口径轻质主镜热特性分析

为了分析温度对大口径轻质主镜反射面面形的影响,对大口径轻质主镜建立了三维模型,利用有限元软件patran/nastran对其进行了稳态和瞬态的热特性分析。主要分析了均匀温度分布,径向温差,轴向温差和外界环境温度变化对主镜面形的影响。结果表明:在径向温差,轴向温差和外界温度变化情况下,主镜面形均受到很大的影响,且面形PV值和均方根值RMS随着温度梯度的增大,呈线性增加的趋势;环境温度在15℃到25℃以正弦规律变化时,在2.8 m主镜内部产生的温度梯度导致的镜面变形的PV值和RMS值波动范围为100~500 nm和25~150 nm;均匀温度分布对主镜面形的影响相对较小。     

Φ1.05 m轻量化反射镜设计与制造

针对Ф1.05 m空间光学系统主镜的设计指标要求,提出了轻量化反射镜结构优化设计的新方法,并建立了反射镜结构自动化仿真分析与优化设计平台,基于此平台确定了性能优异的主镜结构设计方案。主镜重量小于50 kg,轻量化率已接近国外先进水平; 主镜在三球铰支撑下的第一阶模态频率为361.2 Hz,自由状态下的一阶非零模态频率为501.9 Hz; 在1 ℃均匀温度变化下,不去离焦和去除离焦之后的面形RMS分别为0.55 nm和0.10 nm; 主镜在30g过载加速度作用下的最大应力为16.1 MPa,均满足设计要求。采用目前最先进的第三代大口径反射镜加工工艺,路线为超精密铣磨—小磨头数控研抛—离子束精修,实现主镜面形误差的确定性去除。为保证面形检测结果的天地一致性,发展了重力卸载技术和面形误差数据后处理技术,剔除重力和其他系统误差对检测的影响。主镜最终面形精度达到0.011λ RMS,获得了高精度的光学面形,也证明了方案的合理性。     

能动主镜的风载变形研究

风载引起的主镜变形是大口径望远镜必须考虑的问题.针对类似于Subaru望远镜的薄镜面能动光学系统,采用固定点力反馈控制方法对风载进行校正,本文引入了压强模式的概念,提取出风载产生的镜面变形的大部分信息,并据此对固定点力反馈控制方法进行了研究,得到如下结论:风载产生的镜面变形主要是平移、倾斜、像散和离焦等低阶像差;相同系...     

基于Allegro3515霍尔传感器的位标器主镜磁钢性能测试系统

针对目前国内对主镜磁钢测试靠人工操作存在测量误差大,工作效率低的现状,研制了一套基于Allegro3515霍尔传感器的位标器主镜磁钢性能测试系统,用以测试主镜磁钢的主要性能技术指标.并且使用Visual C 6.0自主开发了相应的测试系统控制软件,实现了自动化、智能化的高精度高效率测试.论文详细分析了该测试系统的工作原理及测试方法.     

PC／ABS混合料使塑料零件壁厚减至0．2mm

美国宇航局的詹姆斯空间望远镜（JWST）的主镜光圈长达6m半，成为在空间望远镜中之最大。主镜由18面六边形铍镜组成，每个铍镜的顶点间距为1．3m。铍是一种最轻的金属，所以被选用作镜面材料是因为它可在很低温度（-240℃）下工作。     

大尺寸望远镜主镜组件有限元分析

为定量分析大尺寸望远镜自身重力对主镜镜面变形造成的影响,采用有限元的手段以非线性分析方法的ABAQUS软件为研究工具对某大尺寸望远镜主镜组件进行了精确有限元分析.在分析过程中将罚函数的摩擦形式引入至主镜组件的摩擦接触中,分别对组件的球头接触、芯轴接触进行了建模,完成了对于组件Y向与Z向的各部分应变分析.分析表明该主镜组件因自身重力作用造成的面形变化非常小,RMS方面的Y向与Z向面形变形分别为16nm和13nm,而主镜绕X轴倾斜量在Y向和Z向分别为0.5″和0.02″,完全满足使用条件.该分析为该望远镜的后续研制提供了参考.     

能动薄镜面的有限元分析

介绍了我们采用有限元法对能动薄镜面进行计算分析的一些结果：（１）利用“Ａｌｇｏｒ Ｆｅａｓ”有限元软件系统建立了直径厚度比为６２．４：１薄镜面的有限元模型，并利用该模型进行了以下的工作；（２）计算了在重力作用下，不同驱动器支撑数量时薄镜自身的变形量；（３）计算了该镜面在不同的驱动器排布方式下拟合准Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式几个低阶象差时薄镜面的应力分布情况和薄镜对不同象差的拟合误差，并从得到的计算数据中     

直径为4.3米望远镜主镜的清洗与镀膜工艺及设备若干问题的探讨

在论述４．３米望远镜主镜清洗与镀膜必要性和要求后，阐述了优选清洗剂和清洗方法，并设计了真空镀膜工艺，镀膜机和清洗设备．     

TMC系统主镜的平板补偿自准检验方法

针对TMC(三镜卡塞格林)光学系统凹椭球面主镜的检验,本文提出了一种平板补偿的自准检验方法.该方法克服了OFFENER零位补偿器本身性能难以检验,只能靠加工和装调保证精度的问题.针对TMC主镜面形与抛物面接近的特点,对平板补偿的自准检验方案进行了理论分析,利用二次非球面的法线像差性质推导了检验光路中球差的表达式,并利用最小剩余球差进行补偿平板参数的确定.对某TMC系统顶点曲率1 589mm,二次系数-0.983,口径φ500 mm的主镜检验,设计了尺寸仅为φ34.2 min×9.126 5 mm的补偿平板.在ZEMAX中计算的结果表明,经平板补偿后的检验光路波像差RMS值为0.003λ,可满足TMC主镜的高精度检验要求.对补偿平板的检验方法,以及加工和使用中应当采取的措施也进行了考虑.与常用检验方法相比,本文方法具有容易对平板性能进行检验,成本低、研制周期短等优点.     

大型非球面主镜能动磨盘加工模型

大型非球面主镜能动磨盘加工（CCAL）是有别于传统加工和数控加工（CCOS）的新型加工工艺。通过对能动磨盘结构的研究,建立了工件的能动磨盘磨削模型,分析了加工中的边缘效应,并采用压强补偿的方法对磨削模型进行了优化。在Φ1300mm（F／2）非球面主镜能动磨盘加工实验中,以该优化的模型仿真的主镜加工面形与经Hartmann-Shack传感仪检测的实际面形基本吻合。