隨著空間光學(xué)系統(tǒng)對(duì)成像質(zhì)量的要求不斷提高,更大口徑的空間反射鏡成為空間望遠(yuǎn)鏡研制領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。空間反射鏡口徑的增大會(huì)引起整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)重量的增加,增大發(fā)射成本;同時(shí),口徑的增大也會(huì)導(dǎo)致重力、溫度等因素引起的反射鏡結(jié)構(gòu)變形增大,降低鏡面的面形精度。反射鏡鏡面背部的結(jié)構(gòu)形式是影響反射鏡結(jié)構(gòu)質(zhì)量和鏡面面形精度的關(guān)鍵因素之一。因此建立大口徑空間反射鏡鏡面背部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法,獲得輕質(zhì)、高面形精度的空間反射鏡設(shè)計(jì)方案,是重要的研究課題。柔性支撐是大口徑空間反射鏡支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的關(guān)鍵元件,用于實(shí)現(xiàn)支撐結(jié)構(gòu)與反射鏡結(jié)構(gòu)之間的剛?cè)崽匦缘淖罴哑ヅ?其結(jié)構(gòu)形式對(duì)反射鏡的鏡面面形精度也具有重要影響。因此研究面向空間反射鏡面形精度的柔性支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法具有十分重要的研究意義。在這些需求的牽引下,本文針對(duì)典型的背部開(kāi)放式反射鏡結(jié)構(gòu),研究建立了基于筋板式基結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化和基于三維實(shí)體拓?fù)鋬?yōu)化的兩種空間反射鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法;提出了一種雙向多拱形大口徑空間反射鏡新構(gòu)型,并進(jìn)行了新構(gòu)型的設(shè)計(jì);針對(duì)制造難度高的背部封閉式反射鏡結(jié)構(gòu),建立了考慮可制造性約束的背部封閉式反射鏡結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法;為提高反射鏡的面形精度,建立了面向空... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：154 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號(hào)表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 大口徑空間反射鏡結(jié)構(gòu)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外主要空間望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)大口徑空間反射鏡研究現(xiàn)狀
    1.3 空間反射鏡輕量化設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展
        1.3.1 反射鏡結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能表征
        1.3.2 空間反射鏡常用的材料與輕量化構(gòu)型
        1.3.3 大口徑反射鏡的可制造性問(wèn)題
        1.3.4 空間反射鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的研究進(jìn)展
    1.4 柔性支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展
        1.4.1 空間反射鏡支撐方式概述
        1.4.2 反射鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的研究進(jìn)展
    1.5 本文主要研究思路
2 基于筋板式基結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的背部開(kāi)放式反射鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
    2.1 前言
    2.2 基于筋板式基結(jié)構(gòu)的反射鏡拓?fù)鋬?yōu)化模型
        2.2.1 空間反射鏡設(shè)計(jì)要求
        2.2.2 基結(jié)構(gòu)形式
        2.2.3 拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型
    2.3 拓?fù)鋬?yōu)化構(gòu)型的提取與詳細(xì)設(shè)計(jì)
    2.4 設(shè)計(jì)算例——2m大口徑圓形反射鏡
        2.4.1 初始筋板式基結(jié)構(gòu)
        2.4.2 拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果與概念構(gòu)型
        2.4.3 反射鏡結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)與性能評(píng)價(jià)
    2.5 其他應(yīng)用算例——非圓形離軸反射鏡的改進(jìn)設(shè)計(jì)
    2.6 本章小結(jié)
3 基于三維實(shí)體拓?fù)鋬?yōu)化的背部開(kāi)放式反射鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
    3.1 前言
    3.2 背部開(kāi)放式反射鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
        3.2.1 反射鏡的性能需求
        3.2.2 背部筋板布局與高度同時(shí)設(shè)計(jì)的描述方法
        3.2.3 拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立
        3.2.4 鏡面背部筋板構(gòu)型的提取方法與詳細(xì)設(shè)計(jì)
    3.3 設(shè)計(jì)算例——2m大口徑圓形反射鏡
        3.3.1 反射鏡主要尺寸參數(shù)與設(shè)計(jì)需求
        3.3.2 反射鏡背部基體的拓?fù)鋬?yōu)化
        3.3.3 背部筋板概念構(gòu)型的提取與詳細(xì)設(shè)計(jì)
        3.3.4 性能評(píng)價(jià)
    3.4 其他應(yīng)用算例
        3.4.1 非圓形離軸反射鏡的設(shè)計(jì)
        3.4.2 中心帶孔反射鏡的設(shè)計(jì)
    3.5 本章小結(jié)
4 雙向多拱形大口徑空間反射鏡新構(gòu)型設(shè)計(jì)
    4.1 前言
    4.2 雙向多拱形反射鏡構(gòu)型特征描述
    4.3 2m大口徑空間反射鏡新構(gòu)型設(shè)計(jì)
        4.3.1 反射鏡主要設(shè)計(jì)參數(shù)與設(shè)計(jì)需求
        4.3.2 初始平背形反射鏡的選取
        4.3.3 雙向多拱形參數(shù)的定義
        4.3.4 反射鏡結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)
    4.4 新構(gòu)型的性能評(píng)價(jià)
    4.5 本章小結(jié)
5 考慮可制造性的背部封閉式空間反射鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
    5.1 前言
    5.2 背部封閉式反射鏡的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
        5.2.1 反射鏡的性能需求
        5.2.2 夾層內(nèi)部筋板布局設(shè)計(jì)的拓?fù)鋬?yōu)化模型
        5.2.3 夾層內(nèi)部筋板的尺寸優(yōu)化模型
        5.2.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法流程
    5.3 設(shè)計(jì)算例——2m大口徑圓形反射鏡
        5.3.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)和性能需求
        5.3.2 夾層內(nèi)部筋板布局的拓?fù)鋬?yōu)化
        5.3.3 夾層內(nèi)部筋板的尺寸優(yōu)化
        5.3.4 反射鏡構(gòu)型設(shè)計(jì)結(jié)果的后處理
        5.3.5 反射鏡優(yōu)化構(gòu)型的性能評(píng)價(jià)
    5.4 本章小結(jié)
6 面向空間反射鏡面形精度的柔性支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
    6.1 前言
    6.2 柔性結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
        6.2.1 性能需求介紹
        6.2.2 子結(jié)構(gòu)分析方法
        6.2.3 柔性結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型的建立
        6.2.4 詳細(xì)的參數(shù)優(yōu)化模型
        6.2.5 柔性支撐優(yōu)化設(shè)計(jì)方法流程圖
    6.3 空間反射鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算例
        6.3.1 反射鏡系統(tǒng)各組件介紹及性能需求
        6.3.2 有限元模型的建立與子結(jié)構(gòu)的劃分
        6.3.3 柔性結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化
        6.3.4 概念構(gòu)型的提取
        6.3.5 詳細(xì)的參數(shù)優(yōu)化
        6.3.6 設(shè)計(jì)結(jié)果的性能評(píng)估與對(duì)比
    6.4 結(jié)論
7 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3186454