铺层角度误差对CFRP平面反射镜面形影响研究

为了解决CFRP （carbon fiber reinforced polymer）平面反射镜在加工成型后的面形存在像散像差的问题，建立相关的理论模型以对其产生机理进行解释，并设计实验对模型进行验证。首先基于经典层合板的热效应理论，考虑到CFRP平面反射镜制造过程中存在铺层角度误差及温度变化等因素，推导了相关公式以说明当对称均衡铺层CFRP反射镜存在铺层角度误差时，在热效应的影响下会产生马鞍形的变形，即会导致面形出现像散像差。设计了相关实验，制备了两组铺层角度分别为[0 90 45-45]2s和[（0 90 45-45）s]2的反射镜样片，并利用Zygo长波红外干涉仪（=10.6 m）对样片总体面形及像散像差进行检测。实验数据显示:第一组样片像散像差的RMS值平均为0.034，第二组样片像散像差的RMS值平均为0.510。证明了铺层角度误差是使反射镜产生像散像差的主要原因之一，而且像差大小会随着反射镜弯曲刚度准各向同性的提高而减小。     

模具材质对CFRP平面反射镜离焦面形误差的研究

离焦像差是影响CFRP平面反射镜的面型精度的主要像差之一。采用T700碳纤维复合材料预浸料,在合理的铺层方案和制备工艺基础上,选用浮法玻璃、硼硅酸盐玻璃和微晶玻璃等三种材质为模具,通过仿真和实验研究了模具材质不同引起成型CFRP平面反射镜面形像差中的离焦像差。其中,浮法玻璃模具、硼硅酸盐玻璃模具和微晶玻璃模具引起的CFRP平面反射镜的离焦像差分别为0.023λ、0.008λ、0.003λ(波长λ=10.6μm)。分别从定性和定量的角度得出了:模具材质热膨胀系数与CFRP复合材料热膨胀系数越相近离焦像差越小,离焦像差与模具热膨胀系数的关系为P=(2225.9x+0.0007)λ。为制备应用于长波红外波段CFRP平面反射镜的模具选取提供了参考数据。     

短吊杆索力-频率关系试验研究

针对频率法测索力的局限,为探究实桥短吊杆的索力-频率关系以及其影响因素,以上海市三座轨道交通系杆拱桥为例,在实验室中模拟三座实桥吊杆,并设置多组工况,以研究短吊杆索力-频率关系、长短吊杆分界长度以及PE套管、断丝对频率-索力关系的影响。试验结果表明:短吊杆实测基频较理论计算明显偏大,随着索力上升,实测基频与计算基频逐渐接近;就本试验所模拟的实桥而言,长短吊杆分界长度约为5 m;PE套管和断丝工况对索体索力-频率关系影响较小。     

轴承刚度对光测设备跟踪架谐振频率影响

跟踪架是影响光测设备性能的关键部件，轴承又是跟踪架的关键零件，轴承刚度直接影响光测设备的动力学特性。以400 mm口径光测设备跟踪架为研究对象，基于光测设备跟踪架的模态试验结果，采用弹性薄层单元等效轴承刚度，利用Monte Carlo法对弹性薄层单元进行参数修正，建立了准确的有限元模型，有限元分析结果表明：光测设备跟踪架有限元分析结果与试验结果最大误差为8.5%;通过对等效轴承刚度的弹性薄层单元刚度进行参数化分析，研究了轴承刚度对光测设备跟踪架结构谐振频率的影响，为后续工程应用提供了依据。