多工况下经纬仪基座拓扑优化设计
发布时间：2021-06-13 12:50
基座刚度对经纬仪垂直轴系晃动误差影响较大,垂直轴系晃动误差同时影响水平轴系误差以及光轴指向误差,进而影响经纬仪跟踪精度。经纬仪在跟踪过程中转台在基座上连续转动,光学系统的质量经过立柱传递到基座上的载荷位置不断变化,现有的圆周对称基座结构在三点支撑条件下,因为变形不均匀造成垂直轴系晃动误差较大。采用拓扑优化方法中的固体各向同性材料惩罚模型方法（SIMP）,得到基座在综合考虑多种工况情况下的材料最佳分布。仿真分析对比现有基座结构和优化的基座结构的重量和最大轴向变形。拓扑优化产生的材料分布可以指导基座优化设计,改善极端工况下变形不一致情况,降低经纬仪垂直轴系晃动误差。
【文章来源】：长春理工大学学报(自然科学版). 2020,43(04)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
三点支撑约束示意图
图1 三点支撑约束示意图经纬仪主要材料如表1所示，划分网格后单元总数470 653，节点总数195 026。将主系统简化为约5 000 Kg等效质量点施加到立柱上。完全约束三个支撑点，进行分析计算。
拓扑优化是以连续体结构作为主要研究对象[6]，在给定边界的设计域内，通过寻求实体及孔洞的具体位置，获得最优的材料分布，以求达到最佳的目标性能[7]。由于该方法对于工程设计具有很强的指导意义及广阔的应用前景[8-9]，在过去三十年逐渐受到了相关学者及工程设计人员的重视[10-11]，一系列拓扑方法也随之产生，当前主要有固体各向同性材料惩罚模型方法（SIMP:Solid Isotropic Material with Penalization）、渐进结构均匀化方法（ESO:Evolutionary Structure Optimization）、水平集方法（LSM:Level Set Method）等，其中，SIMP方法提出时间较早，应用也最为广泛[12-14]。本文采用SIMP方法对基座进行优化。2.2 问题描述及优化列式
【参考文献】：
期刊论文
[1]特征驱动的结构拓扑优化方法[J]. 张卫红,周莹,酒丽朋,朱继宏. 中国科学:技术科学. 2019(10)
[2]1.2m望远镜跟踪架结构设计与分析[J]. 赵勇志,王文攀,段文. 长春理工大学学报(自然科学版). 2019(01)
[3]基于动态柔度极小目标的光电跟踪设备拓扑优化方法研究[J]. 王强龙,谢军,宫鹏,王晓明,刘震宇. 长春理工大学学报(自然科学版). 2018(04)
[4]基于宽容分层序列法的机载控制台拓扑优化设计[J]. 朱维兵,杨阳,巫发茂,晏静江. 机械设计. 2018(07)
[5]飞机结构拓扑优化方法研究[J]. 李英磊,曹宗杰. 机械制造. 2018(07)
[6]结构拓扑优化的一些基本概念和研究方法[J]. 周克民. 力学与实践. 2018(03)
[7]基于拓扑优化技术的光电平台弹性轴优化设计[J]. 柳鸣,李丹妮,张国玉,侯升日,曹维国,刘英. 长春理工大学学报(自然科学版). 2015(03)
[8]米级口径跟踪架的设计与模态分析[J]. 杨立保,王晶,史国权. 光电工程. 2015(06)
[9]车载经纬仪的垂轴误差分析[J]. 江波,周泗忠,姜凯,付怀洋,梅超. 红外与激光工程. 2015(05)
[10]Recent development in structural design and optimization[J]. Xu Guo·Geng-Dong Cheng State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment,Department of Engineering Mechanics,Dalian University of Technology, Dalian 116023,China. Acta Mechanica Sinica. 2010(06)
博士论文
[1]基于接触和振动仿真的经纬仪结构设计及轻量化研究[D]. 谢军.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
本文编号：3227542
【文章来源】：长春理工大学学报(自然科学版). 2020,43(04)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
三点支撑约束示意图
图1 三点支撑约束示意图经纬仪主要材料如表1所示，划分网格后单元总数470 653，节点总数195 026。将主系统简化为约5 000 Kg等效质量点施加到立柱上。完全约束三个支撑点，进行分析计算。
拓扑优化是以连续体结构作为主要研究对象[6]，在给定边界的设计域内，通过寻求实体及孔洞的具体位置，获得最优的材料分布，以求达到最佳的目标性能[7]。由于该方法对于工程设计具有很强的指导意义及广阔的应用前景[8-9]，在过去三十年逐渐受到了相关学者及工程设计人员的重视[10-11]，一系列拓扑方法也随之产生，当前主要有固体各向同性材料惩罚模型方法（SIMP:Solid Isotropic Material with Penalization）、渐进结构均匀化方法（ESO:Evolutionary Structure Optimization）、水平集方法（LSM:Level Set Method）等，其中，SIMP方法提出时间较早，应用也最为广泛[12-14]。本文采用SIMP方法对基座进行优化。2.2 问题描述及优化列式
【参考文献】：
期刊论文
[1]特征驱动的结构拓扑优化方法[J]. 张卫红,周莹,酒丽朋,朱继宏. 中国科学:技术科学. 2019(10)
[2]1.2m望远镜跟踪架结构设计与分析[J]. 赵勇志,王文攀,段文. 长春理工大学学报(自然科学版). 2019(01)
[3]基于动态柔度极小目标的光电跟踪设备拓扑优化方法研究[J]. 王强龙,谢军,宫鹏,王晓明,刘震宇. 长春理工大学学报(自然科学版). 2018(04)
[4]基于宽容分层序列法的机载控制台拓扑优化设计[J]. 朱维兵,杨阳,巫发茂,晏静江. 机械设计. 2018(07)
[5]飞机结构拓扑优化方法研究[J]. 李英磊,曹宗杰. 机械制造. 2018(07)
[6]结构拓扑优化的一些基本概念和研究方法[J]. 周克民. 力学与实践. 2018(03)
[7]基于拓扑优化技术的光电平台弹性轴优化设计[J]. 柳鸣,李丹妮,张国玉,侯升日,曹维国,刘英. 长春理工大学学报(自然科学版). 2015(03)
[8]米级口径跟踪架的设计与模态分析[J]. 杨立保,王晶,史国权. 光电工程. 2015(06)
[9]车载经纬仪的垂轴误差分析[J]. 江波,周泗忠,姜凯,付怀洋,梅超. 红外与激光工程. 2015(05)
[10]Recent development in structural design and optimization[J]. Xu Guo·Geng-Dong Cheng State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment,Department of Engineering Mechanics,Dalian University of Technology, Dalian 116023,China. Acta Mechanica Sinica. 2010(06)
博士论文
[1]基于接触和振动仿真的经纬仪结构设计及轻量化研究[D]. 谢军.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
本文编号：3227542
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3227542.html
