基于有限元法的大口径平行光管主反射镜支撑技术研究

发布时间：2017-05-31 19:10

  本文关键词：基于有限元法的大口径平行光管主反射镜支撑技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 随着科学事业的发展，尤其是空间光学的发展，需要多种长焦距高分辨率的对地观测光学系统。平行光管是发射平行光束的人工光源，它是照相物镜和望远物镜等无限共轭成像光学系统的调校和像质检验不可缺少的测量基准。作为平行光管的重要组成部分，论文研究的主反射镜是整个平行光管设计工作中的关键部分，它的面形质量直接影响着整个系统的成像质量。 本论文首先概述了平行光管主镜支撑技术的发展，总结了各种情况下常用的支撑方式。总结了有限元方法的发展及其在光机设计中的应用，阐述了有限元方法在光机结构设计中运用的必要性。 主镜设计作为一个系统的设计过程，有必要把主镜设计思路进行梳理。主镜设计过程包括主镜的选材、主镜是否需要轻量化的考虑、对主镜支撑结构所带来的反射面面形变化进行有限元分析以及主镜支撑方式的具体实现等。 将有限元分析的力学结果转化为反射面的变形情况，需要一定的数据处理方法。在有限元分析之前介绍了两种常用的数据处理方法，并进行比较，决定在后续的有限元分析之后采用齐次坐标变换的数据处理方法。 主镜支撑结构的研究过程中，首先对用胶固定这一新的支撑方式进行可行性研究，，确定用RTV胶进行胶接，并计算出胶的厚度为0.4mm。对主镜建立了有限元模型，并针对三点、四点、六点等几种情况进行有限元分析。在各种情况下又对支撑点与Y轴正向夹角对反射面面形的影响、支撑点半径对反射面面形的影响以及面形与粘贴面积的关系进行分析。最后对几种情况的面形与粘贴面积的关系进行横向比较，得出本主镜选择六点支撑方式的结论。 在进行有限元分析并选定支撑方式后，探寻合理的形式，将该支撑方式具体实现出来。初步决定采用将六点先转化成三点，再连接到支撑架子上的实现方案。
【关键词】：平行光管 主反射镜 支撑技术 有限元方法 齐次坐标变换法
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH751.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 选题的意义9-11
• 1.2 主反射镜支撑方法的国内外研究现状11-17
• 1.2.1 V型支撑方式11-12
• 1.2.2 吊带式支撑方式12
• 1.2.3 水银带支撑方式12-13
• 1.2.4 镜框式支撑方式13-14
• 1.2.5 框架式支撑方式14-15
• 1.2.6 六点支撑方式15-17
• 1.3 有限单元法发展及其在光学仪器设计中的应用17-19
• 1.3.1 有限单元法基本思想及其发展17-18
• 1.3.2 有限单元法在光机设计中的应用18-19
• 1.4 课题研究的内容19-21
• 第二章 主镜设计思路21-26
• 2.1 主镜设计思路21-22
• 2.2 主镜材料选择22-24
• 2.2.1 材料的光学可加工性能22
• 2.2.2 材料的稳定性和安全性22-24
• 2.3 主镜轻量化的考虑24
• 2.4 主镜支撑方式选择24-26
• 第三章 主镜面形处理方法26-36
• 3.1 Zernike多项式拟合27-30
• 3.1.1 Zernike多项式27-28
• 3.1.2 拟合方法28-30
• 3.2 齐次坐标变换30-35
• 3.2.1 齐次坐标变换方法30-31
• 3.2.2 镜面相对于各自理想位置平移量和偏转量的求解31-33
• 3.2.3 峰谷值、均方根值的计算33
• 3.2.4 计算实例以及精度分析33-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第四章 主镜支撑结构的研究36-58
• 4.1 有限元分析的实现36-39
• 4.1.1 有限元分析的步骤36-38
• 4.1.2 有限元分析工具介绍38-39
• 4.2 用胶固定39-43
• 4.2.1 胶的选择40
• 4.2.2 RTV胶参数的测量40-43
• 4.2.3 胶固紧可行性分析43
• 4.3 背部胶接支撑方式的有限元分析43-57
• 4.3.1 胶的厚度确定43-44
• 4.3.2 三点支撑44-51
• 4.3.3 四点支撑51-53
• 4.3.4 六点支撑53-56
• 4.3.5 结论56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 主镜支撑结构的具体实现58-63
• 5.1 总体支撑结构58-59
• 5.2 一级支撑结构59-60
• 5.3 支撑结构3D效果图60-63
• 第六章 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
• 攻读硕士学位期间发表的论文68-69
• 致谢69

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘磊;;轻型高稳定性离轴非球面平行光管设计[J];中国光学;2011年06期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 周超;大口径望远镜系统建模及仿真分析研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2011年

2 刘兆栋;φ600mm近红外相移斐索干涉仪校准及测试技术研究[D];南京理工大学;2011年

3 陈夫林;620mm弯月形薄镜主动支撑研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 孙威;Φ800mm通光口径纹影系统结构分析与设计[D];中国工程物理研究院;2010年

2 郑显锋;基于相移干涉的大平面测量关键技术研究[D];西安工业大学;2012年

3 包立明;红外光学系统的热特性分析[D];哈尔滨工程大学;2009年

4 张莹涛;轻量化反射镜动态性能分析与支撑结构设计[D];中国科学院研究生院（光电技术研究所）;2013年

5 关少华;RTV胶在高精度光学装配中对面形影响的分析[D];中国科学院研究生院（光电技术研究所）;2013年

  本文关键词：基于有限元法的大口径平行光管主反射镜支撑技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：410375