RTV胶在高精度光学装配中对面形影响的分析

发布时间：2017-05-09 17:16

  本文关键词：RTV胶在高精度光学装配中对面形影响的分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着近代胶粘剂的出现与发展，在光学仪器的生产和装配中，越来越多的工程师使用各种结构粘合剂代替机械固定方法中的螺钉、压板及其它形式的紧固件。但是，由于连接镜框与镜头的胶层厚度一般在0.05～1mm，且粘合剂的材料特性难以通过实验完全获得，所以在光机结构的有限元分析中，粘合剂胶层常常被简化处理甚至完全忽视。而在高精度光机系统的分析中，由于结构粘合剂在固化过程中会产生收缩应力，另外，镜框、镜头与胶层材料热膨胀系数的不匹配，温度变化时，胶层会产生热应力，这两种应力综合作用下对镜面面形的影响是不能忽略的。为了预知胶装配对面形精度的影响，本论文主要研究了胶固化产生的收缩应力对面形的影响，具体开展了以下几个方面的工作： 1)通过实验研究了某种硅橡胶的材料的力学性能。 2)基于实验数据，利用粘弹性理论，建立起了此种硅橡胶的粘弹性模型。 3)主要研究了胶的固化收缩应力对面形精度的影响，由于实验不能直接测量胶的固化应力，利用实验与有限元的对比分析，等效出胶的固化应力。 4)最后，采用有限元方法对镜头的光机结构进行了分析，综合考虑了重力及胶的固化应力对镜头面形的影响，，并将有限元计算的镜面节点位移数据导出和处理后，以Zernike多项式进行变形后镜面面形的拟合，分离出面形误差项。 5)对于某一给定尺寸的镜头，综合考虑胶层厚度及粘胶面积的影响，找出面形与其之间的对应关系，为以后光学镜头的胶装配提供参考。
【关键词】：RTV硅橡胶 光机结构 有限元分析 粘弹性 Zernike多项式
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（光电技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH74;TQ437
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 光机系统中的胶接技术概述11-13
• 1.2 光机系统中的胶接技术的发展现状13-14
• 1.3 光机系统中常见的胶接接头形式14-15
• 1.4 课题研究背景及意义15-16
• 1.5 本论文的主要工作16
• 1.6 本论文所采用的研究方法与基本流程16-18
• 1.6.1 研究方法概述16-17
• 1.6.2 论文开展流程17-18
• 1.7 本章小结18-19
• 第2章 胶粘剂的粘弹性理论19-26
• 2.1 粘弹性简介19-20
• 2.2 粘弹性模型及其本构方程20-22
• 2.2.1 粘弹性基本模型20
• 2.2.2 粘弹性的经典模型20-22
• 2.3 粘弹性材料的力学性能22-25
• 2.3.1 应力松弛23-24
• 2.3.2 材料蠕变24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 有限元法及面形拟合理论26-38
• 3.1 有限元法26-28
• 3.1.1 有限元分析基本流程27
• 3.1.2 有限元法在光机分析中的应用27-28
• 3.2 面形拟合理论28-36
• 3.2.1 面形评价方法28-29
• 3.2.2 Zernike 多项式拟合29-32
• 3.2.2.1 Zernike 多项式概述30-31
• 3.2.2.2 Zernike 面形拟合方法31-32
• 3.2.3 有限元计算数据后处理32-36
• 3.2.3.1 Zernike 多项式法33-34
• 3.2.3.2 齐次坐标变换法34-36
• 3.3 相关软件介绍36-37
• 3.3.1 ANSYS 有限元分析软件36
• 3.3.2 MATLAB 数据处理软件36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 RTV 胶的实验性能研究38-46
• 4.1 RTV 硅橡胶物理参数的测量38-42
• 4.1.1 弹性模量与泊松比38-39
• 4.1.2 拉伸强度试验39-40
• 4.1.3 拉伸剪切强度试验40
• 4.1.4 胶层厚度对强度的影响40-42
• 4.2 胶的动态性能试验42-45
• 4.2.1 动态性能试验原理42-43
• 4.2.2 动态实验拟合方法43-45
• 4.3 本章小结45-46
• 第5章 光机面形有限元分析46-63
• 5.1 镜面变形因素分析46
• 5.2 实验件结构46-47
• 5.3 胶层尺寸的确定47-52
• 5.3.1 胶层厚度的确定47-51
• 5.3.1.1 胶层厚度的理论公式47-49
• 5.3.1.2 实验件胶层厚度的计算49-50
• 5.3.1.3 保证胶层厚度的工艺措施50-51
• 5.3.2 胶层粘接面积的确定51-52
• 5.4 重力引起的变形分析52-54
• 5.4.1 实验件重力变形分析52-53
• 5.4.2 减小重力影响的措施53-54
• 5.5 RTV 胶的固化应力对面形影响的分析54-62
• 5.5.1 应力双折射法等效胶的固化应力54-58
• 5.5.1.1 基本原理54-55
• 5.5.1.2 结果匹配评价方法55
• 5.5.1.3 胶固化应力的等效55-58
• 5.5.2 胶固化应力对面形影响的分析58-62
• 5.5.2.1 建立分析模型58-59
• 5.5.2.2 实验件结构分析59-62
• 5.6 本章小结62-63
• 第6章 结论与展望63-65
• 6.1 论文工作总结63-64
• 6.2 不足与展望64-65
• 参考文献65-68
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果68

【参考文献】

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本文编号：352945