静电薄膜反射镜的关键技术研究

静电薄膜反射镜是一种空间光学应用新技术.在阐述静电薄膜反射镜的定义、研究意义和国内外研究现状的基础上,讨论了静电薄膜反射镜的几种关键技术:薄膜材料的制备、薄膜预应力调节、成形控制机理和方法、薄膜反射镜面形评价.根据已有的成形机理的研究,分析了开展静电薄膜反射镜的紧迫形势以及目前所遇到的挑战性困难,明确了我国当前开展静电薄膜反射镜的首要任务和方向.     

静电薄膜反射镜聚光系统设计

采用单面镀铝聚酯薄膜作为基底,设计了一种通过控制静电力分布来拉伸薄膜成形的三环多电极300mm 有效口径的反射镜聚光系统.通过计算所需施加分布电势,能够有效控制圆薄膜面形变化实现不同焦距的聚光.并进行了面形成形模拟和聚光模拟,效果良好.为静电薄膜反射镜影响因素的定量研究和面形控制提供了切实可行的平台.     

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。     

大尺寸碳化硅基空间反射镜制备工艺及性能

采用轻量化的硅/碳化硅复合材料制造大尺寸摆镜或高分辨率相机的主镜.该材料的组织构成是双峰分布的碳化硅晶粒和游离硅.利用碳化硅、碳注浆成型制备复杂轻量化结构的的素坯.在硅气相渗透过程中,碳与硅反应形成新的碳化硅,过量硅填充坯体孔隙.由于干燥和反应过程中收缩量小,可用来制备形状复杂且无缺陷的大尺寸样品.硅/碳化硅复合材料可用作空间光学镜面基板,利用电子束物理气相沉积,在基板上沉积硅膜,同时检测硅/碳化硅复合材料和硅膜的性能.制备了各种尺寸的空间用反射镜,直径为120 mm的六角形镜面重0.23 kg,厚度15 mm,表面抛光并镀硅膜,后开式蜂窝状结构的面密度为24.3 kg/m2,面形精度为0.1λ@632.8 nm p-v,表面粗糙度<3nm rms.利用有限元分析方法估计实际条件下的应力和变形.     

多电极静电拉伸薄膜反射镜的面形优化

为了提高多电极静电拉伸薄膜反射镜的面形精度,基于Henky-Campbell圆薄膜平衡方程分析了薄膜均布载荷作用下的拉伸成形和面形误差。采用ANSYS软件一阶优化法,建立了以薄膜屈服强度为状态变量,镜面3个同心环形区域上施加的载荷为设计变量,以反射镜面形与理想面形的最小均方根误差(RMS)为目标的优化模型,对口径300 mm、中心挠度分别为0.5、1.0和1.5 mm的薄膜反射镜面形进行了优化。实验中优化后的最佳镜面面形RMS为7.73μm,PV值为50.69μm,较优化前分别减少了30.2%和23.7%。     

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。     

空分压缩机多机组轴系模态分析

建立了某大型空分压缩机多机组轴系的有限元模型。对轴系进行了模态分析,求解了轴系的前20阶固有频率和临界转速,得到轴系前6阶振型图,确定了轴系结构振动形态及薄弱部位。为轴系故障诊断和优化设计提供了理论依据。     

复合材料薄壁梁模态的有限元分析

采用有限元软件ANSYS对三闭室复合材料箱型薄壁梁以及复合材料翼型截面薄壁梁进行了模态分析。首先建立了复合材料薄壁梁的有限元模型,然后对这2种不同截面形状的薄壁梁分别进行了模态计算,讨论了铺层角度、长高比、宽高比对三闭室复合材料薄壁箱型梁的模态振型及固有频率的影响,并讨论了铺层角度、长度、铺层数对复合材料薄壁翼型梁的模态振型及固有频率的影响。     

瓦楞辊有限元模态分析

采用有限元方法，建立了瓦楞辊的有限元动力学模型，用ANSYS5．7软件研究了瓦楞辊的固有特性。所得结果既反映了瓦楞辊的动力学性能，又为瓦楞辊的动态响应计算和分析奠定了基础．     

基于ANSYS软件平板网架结构的模态分析

将平板网架结构简化为多质点的弹性体系,利用大型数值仿真计算软件ANSYS对其进行模态分析.笔者介绍了平板网架结构ANSYS分析的子空间迭代法,并对动力模型进行模态分析后,得到了主振型结构在各个方向的动力特性.该结论对同类型平板网架结构的有限元分析具有一定的参考价值.     

基于模态空间的建筑结构滑模控制研究

为了减少建筑结构滑模控制系统的在线计算量,保证其控制效果.基于模态空间的相关理论,采用仅控制少量模态的滑模控制方法对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了研究.给出了确定切换面的方法,并基于指数趋近律设计了相应的控制律.以一个多层剪切型建筑结构模型为例来验证控制方法的有效性,算例数值分析结果表明,所提出的滑模控制方法,控制效果明显,能有效地减小结构的地震峰值响应,且有效地降低了控制系统的在线计算量.     

连续梁横向振动模态分析

本文分析了连续梁横向振动主模态的解,采用按固有频率变化的集中力代替连续梁的中间支承,且在集中力作用处的变形满足原约束的要求,则该单跨梁作受迫振动时的频率,振型即为主模态.     

空飘球散射特性的数值分析

依据空飘球的结构特点，给出了分割元的简捷方法。采用矩量分析方法，求出了空飘球的双基地雷达反射截面，分析了计算结果，总结了空飘球的散射特性。     

基于ANSYS的航空电子设备安装架模态分析

性能优良的安装架可以减少机载设备在工作中承受的机械振动,是机载设备正常工作的保障。基于安装架的结构形式和工作状况,利用ANSYS软件建立了安装架的参数化有限元模型,并通过数值分析获得了该安装架的模态频率和振型。实验结果表明该分析方法的正确性,为其全面动力学特性分析和结构优化设计提供了参考。     

香港汀九大桥自振特性测量

香港汀九大桥是一座三塔四索面的特大斜拉桥,结构新颖.为了进行更准确的抗风抗震分析,以及将来桥梁的健康检测,实验测量桥梁的自振特性是必不可少的.根据汀九大桥环境激励(主要是风)下桥振动的加速度传感器数据,利用谱分析方法来确定振型及对应的固有频率,通过半功率带宽法测得阻尼比.振型及对应的固有频率与有限元分析结果基本吻合.     

空间薄膜充气管的太阳辐射压力及外热流分析

本文分析了不同轨道高度以及同一轨道高度不同位置,空间薄膜充气管所受太阳辐射压力及其扭矩大小,以及所受外热流情况.研究发现影响空间薄膜充气管的太阳辐射压力及其产生的扭矩与轨道高度无关,但随轨道位置变化而变化;外热流是轨道高度和位置的函数：随着高度的增加,太阳直接辐射热流不发生变化,但在所有外热流中其数值最大,地球红外辐射热流和地球反照热流则随着轨道的增加而下降,且后者下降的速度更快.     

基于耦合模态控制算法对空间结构主动控制的试验研究

模态空间控制方法是将系统方程转化到模态坐标下得到解耦的以模态坐标表示的方程组,根据一定的控制方法得到模态控制力从而实现了实时控制.本文通过对一个三层桁架结构进行了主动控制试验,介绍了耦合模态控制理论及其实现算法,阐述了压电主元杆件的工作原理,根据Riccati方程得到了主元杆件的最优布置.采用五点滑动平均平滑法进行了频谱分析,分析结果表明智能结构通过有效的主动控制可以对相应的模态响应进行有效的抑制.并使得模态阻尼系数得到不同程度的提高.     

叠片联轴器整体振动特性分析

对叠片联轴器整体的轴向和横向振动进行分析,得出其计算模型,着重分析了联轴器的横向回转振动,计算出它的“棒状”振动和回转振动的固有频率,并比较了不同的转子不平衡量对系统固有频率的影响,文中计算结果对了解叠片联轴器的振动特性有参考价值。     

基于ANSYS的细长轴车削过程中的模态分析

利用ANSYS软件对车削时的细长轴进行有预应力的模态分析,揭示车削转速、轴向力、跟刀架和中心架等的变化,对细长轴的刚度、振型的影响及其规律,从而得出提高细长轴车削质量的措施。