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光学镜组结构性能仿真与镜面面形分析

作　者: 李占辉
导　师: 王建设
学　校: 长春理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 光学遥感器有限元面形精度结构性能
分类号: V443.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 262次
引　用: 3次
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内容摘要

在光学遥感器光机结构设计过程中,为缩短设计周期、减少成本,一般采用有限元分析技术对结构进行仿真分析。本文基于有限元基本理论,利用有限元分析软件(ANSYS),对遥感器主镜面形和光机结构性能进行仿真分析。论文阐述了现代光机系统分析方法以及一般过程,总结了遥感器在运载、工作过程中经历的力学环境和热环境,并确定了系统响应的评价指标。应用ANSYS建立了适用于本文仿真分析的有限元模型。分析了主镜在微重力、温度和热力耦合三种工况下的面形精度,利用最小二乘法原理拟合变形镜面,计算出变形镜面的PV值和RMS值,并编写了Matlab数据处理程序。针对遥感器主要经历的动力学环境,对遥感器光机结构分别做了模态、正弦扫频、PSD随机振动和冲击响应分析。从动态环境角度研究和考察遥感器经受各种动力学环境的能力。从仿真结果数据可知,本文中的遥感器光机结构设计方案具有足够的强度和刚度,说明了本文设计方案合理可行。同时,仿真结果也为选取合理的设计参数、结构方案的进一步优化和热控提供了科学依据,为后续的动力学环境试验提供有效的指导。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 引言  9
  1.2 空间光学遥感器特点  9-10
  1.3 国内外现状  10-12
  1.4 光机结构设计的关键问题  12-14
  1.5 动力学分析概况  14
  1.6 论文的主要工作  14-15
  本章小结  15-16
第二章光学遥感器动力学环境  16-22
  2.1 力学环境概述  16-17
    2.1.1 静力学环境  16
    2.1.2 动力学环境  16-17
  2.2 振源与振动环境效应分析  17-19
    2.2.1 振源分析  17-18
    2.2.2 振动环境效应  18-19
  2.3 动力学环境试验工况  19
  2.4 动力学响应评价指标  19-20
  2.5 热环境概述  20-21
  本章小结  21-22
第三章光学遥感器有限元模型  22-36
  3.1 有限元法  22-23
  3.2 模型网格划分及单元精度分析  23-28
  3.3 遥感器的总体结构组成  28-29
  3.4 遥感器有限元计算模型  29-32
  3.5 ANSYS 仿真误差分析方法  32-35
    3.5.1 误差来源分析  32-35
    3.5.2 误差控制  35
  本章小结  35-36
第四章遥感器主反射镜面形分析  36-46
  4.1 主镜结构静力学工况分析  36-37
  4.2 镜面面形处理方法  37-39
  4.3 温度水平变化作用下主镜面形精度分析  39-41
  4.4 重力释放作用下主镜面形精度分析  41-43
  4.5 温度和微重力环境共同作用下主镜变形分析  43-44
  4.6 主镜变形结果分析  44-45
  本章小结  45-46
第五章遥感器结构动力学分析  46-61
  5.1 动力学分析的目的  46-47
  5.2 结构系统振动理论分析  47-49
    5.2.1 振动理论分析  47-48
    5.2.2 动力学响应分析  48
    5.2.3 模型简化  48-49
  5.3 模态分析  49-52
  5.4 正弦扫描  52-55
  5.5 随机振动  55-58
  5.6 冲击  58-60
  5.7 系统响应结果分析  60
  本章小结  60-61
第六章结论  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-65

光学镜组结构性能仿真与镜面面形分析

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