反射镜轻量化分析与设计方法研究

发布时间：2017-08-16 02:10

  本文关键词：反射镜轻量化分析与设计方法研究

  更多相关文章： 神经网络 轻量化反射镜 镜面变形 有限元法 支撑结构

【摘要】：本文提出了一种利用神经网络算法建立反射镜轻量化数学模型,在降低反射镜的质量的同时,可以有效减少镜体重力释放而产生的形变,可以有效提升其结构刚度,并有效减少由于温度变化引起的热应变。模型描述了反射镜轻量化结构与其形变之间的关系,通过镜面形变和光学特性优化搜索最佳镜面轻量化结构。模型通过数值方法获得不同反射镜轻量化结构参数及其对应的光学重力释放形变与热力学形变的组合形变样本,将结构参数和形变结果作为样本输入训练网络,形成反射镜轻量化结构与其光学力学性能之间关系的神经网络数学模型。最后利用该数学模型对口径500mm的反射镜进行优化设计,根据优化结果,镜面形变RMS值优于λ/40,PV值优于λ/15,镜面面密度小于15kg/m~2,并通过有限元仿真分析,进一步验证了理论优化模型。该方法通过数值仿真,结合已有的试验结果,建立基于神经网络方法的数值模型,研究结果将可以直接应用于指导大口径反射镜的设计、分析、与加工。
【关键词】：神经网络 轻量化反射镜 镜面变形 有限元法 支撑结构
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH74;TP183
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题的研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状与分析9-14
• 1.2.1 空间反射镜国内外研究现状9-11
• 1.2.2 扫描成像机构国内外研究现状分析11-13
• 1.2.3 光机热集成系统分析方法13-14
• 1.2.4 国内外研究现状对比14
• 1.3 本论文的工作内容14-16
• 第2章 反射镜轻量化优化设计模型的建立16-23
• 2.1 引言16
• 2.2 模型参数的选择16-17
• 2.3 神经网络模型的建立17-20
• 2.3.1 样本库的建立17-18
• 2.3.2 神经网络模型简介18-20
• 2.3.3 神经网络模型的过拟合问题20
• 2.4 反射镜轻量化结构的优化设计20-22
• 2.4.1 多目标优化模型简介20-21
• 2.4.2 优化算法的选择21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 轻量化反射镜的结构设计23-32
• 3.1 引言23
• 3.2 反射镜的材料选择23-24
• 3.3 反射镜支撑结构设计24-25
• 3.4 反射镜优化设计结果25-30
• 3.4.1 神经网络模型的训练结果25-26
• 3.4.2 神经网络模型性能分析26-27
• 3.4.3 神经网络模型的分析27-29
• 3.4.4 多目标模型优化设计结果29-30
• 3.5 本章小结30-32
• 第4章 反射镜轻量化模型验证32-48
• 4.1 重力和运动力综合作用下的反射镜镜面变形分析32-42
• 4.1.1 轻量化反射镜受力分析32-39
• 4.1.2 重力和运动力作用下的镜面变形计算39-42
• 4.2 温度变化作用下的镜面变形计算与分析42-43
• 4.2.1 反射镜镜面变形计算42-43
• 4.2.2 镜面变形结果分析43
• 4.3 螺钉预紧力作用下的镜面变形计算与分析43-46
• 4.3.1 螺钉预紧力计算44
• 4.3.2 轻量化反射镜镜面变形计算44-46
• 4.4 反射镜的模态分析46-47
• 4.4.1 模态分析的基本理论46-47
• 4.4.2 模态分析47
• 4.5 本章小结47-48
• 结论48-49
• 参考文献49-53
• 致谢53

，

本文编号：680949