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大口径望远镜主镜侧支撑结构优化

作　者: 李成明
导　师: 王一凡
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 大口径望远镜主镜支撑结构有限元变形优化
分类号: TH751
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着科学技术不断进步人们认识范围的不断扩大,光电系统作为人们认识宇宙的重要工具,越来越多得显示出其重要的地位光学口径是衡量光电系统的一个重要指标这是因为,只有光电系统的口径大了,光电系统才有更强的集光能力,分辨能力才能得到保障,才能更清晰得观测目标在反射式望远镜中,主镜作为光学系统中的主要光学元件具有很重要的地位其中主镜的表面精度对反射式望远镜的影响尤为突出而影响表面精度的因素非常多,主要有加工误差和支撑结构产生的误差因为光学系统口径的不断扩大以及不同仰角的观测需求,所以镜子自重产生的变形会对光学系统产生重要影响,同时自重的方向会产生不断变化,因此支撑系统是光电系统非常重要的组成部分为减少主镜口径增大所带来的主镜重量增加自重变形及温度变形等问题,人们提出了各种解决方法,如改进支撑方式研制新型轻质材料等随着科学技术的不断发展,出现了大量的新技术,主要有主动光学技术自适应光学技术以及超薄镜的支撑技术等这些新技术的应用大大增大了光学系统的口径以及成像质量但是对于1m以下的传统光电系统的主镜支撑方法人们还是普遍采用传统支撑方法,只是对于500mm以上的主镜进行轻量化处理,以降低自重产生的变形本文对500mm以上,1m以下的主镜的侧支撑方案做了详细分析本文主要针对侧支撑方案中经常遇到的若干问题进行分析优化,如侧支撑点位置的优化配重因素主镜存在的晃动以及加速度对面形的影响首先根据主镜侧支撑经常采用的下推上拉结构,本文对6点对称下推上拉结构进行了优化,找出了支撑位置的最优解;同时考虑到配重的优化,找出了配重与位置之间的关系经过综合分析以求能找出适合6点下推上拉结构最优解其次分析了主镜晃动产生的原因,对结构进行了改进最后分析了加速度产生面形的相关因素,通过对相关因素的分析,找出这些因素对变形影响的大小同时结合有限元软件对关键部件进行了仿真,得到变形图

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-26
  1.1 立题背景和意义  12
  1.2 小口径τ500mm 以下υ主镜支撑方式概述  12-15
  1.3 大口径主镜支撑光轴垂直放置方式概述  15-20
    1.3.1 环形支撑  15-17
    1.3.2 气袋τ气囊υ支撑  17
    1.3.3 三点支撑  17-18
    1.3.4 多点支撑  18-20
  1.4 大口径主镜支撑光轴水平放置方式概述  20-24
    1.4.1 V 形安装  20-21
    1.4.2 多点边缘支撑  21-22
    1.4.3 水银管径向安装技术  22-23
    1.4.4 推拉支撑  23-24
  1.5 大口径、变方位反射镜的安装技术  24
  1.6 动态逐步近似法和有限元分析技术的比较  24-25
  本章小结  25-26
第二章结构设计原则及变方位支撑  26-32
  2.1 支撑设计的原则  26-27
  2.2 镜子表面变形的评价  27-29
  2.3 变方位支撑  29-30
    2.3.1 机械浮动安装  29
    2.3.2 其他的变方位支撑结构  29-30
  2.4 方案的初步确定  30-31
  本章小结  31-32
第三章主镜侧支撑结构的分析与优化  32-39
  3.1 主镜支撑方案  32-34
    3.1.1 水银带支撑  32-33
    3.1.2 下圆周下推支撑  33
    3.1.3 外圆周下推上拉支撑  33-34
  3.2 侧支撑结构优化  34-38
    3.2.1 传统的侧支撑的缺点  34
    3.2.2 现有结构的特点  34-37
    3.2.3 改进结构  37-38
  本章小结  38-39
第四章主镜侧支撑位置优化  39-52
  4.1 引言  39-40
    4.1.1 结构参数  39-40
    4.1.2 杠杆重锤  40
  4.2 建模  40-44
    4.2.1 优化建模语句  41
    4.2.2 位移优化结果  41-43
    4.2.3 配重的优化  43-44
  4.3 本章小结  44-52
第五章加速度对结构平衡性的影响  52-59
  5.1 静平衡和动平衡  52-53
  5.2 结构介绍  53-54
  5.3 影响因素分析  54-57
  5.4 仿真分析  57-58
  5.5 本章小结  58-59
第六章总结和展望  59-63
参考文献  63-65
在学期间学术成果情况  65-66
指导教师及作者简介  66-67
致谢  67

大口径望远镜主镜侧支撑结构优化

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