本文關鍵詞：光學元件撓性支撐結構廣義建模及優(yōu)化設計

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【摘要】：建立了撓性支撐結構的力學模型及優(yōu)化設計模型,以使光學元件撓性支撐結構同時滿足元件定位的剛度要求和溫度適應性的柔度要求,同時給出了相應的建模方法�？紤]撓性支撐結構是由圓周對稱分布的撓性單元組成的,故將撓性單元簡化為超靜定梁結構,應用虛功原理推導了撓性單元的徑向及切向剛度。然后,假設光學元件為剛性體,根據(jù)力平衡條件及變形協(xié)調(diào)條件,推導了撓性支撐結構的整體剛度,并引入修正因子補償了剛體假設帶來的誤差。最后,以撓性支撐結構總變形能為目標函數(shù),推導了同時考慮撓性支撐結構幾何構形及參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化設計模型,通過引入了整型變量將結構整體剛度簡化為整型變量和離散剛度的線性組合,從而使優(yōu)化模型中不含有諧波函數(shù)項�；跀�(shù)值仿真和實驗對結構剛度模型進行了驗證,結果顯示:實驗、仿真和理論計算結果一致。此外,以透鏡支撐為例,驗證了撓性支撐結構的優(yōu)化設計方法,有限元分析結果表明,透鏡面形精度較初始設計提高了23%。
【作者單位】： 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所;
【關鍵詞】： 光學元件 撓性支撐結構 廣義模型 超靜定 變形能 優(yōu)化設計
【基金】：國家自然科學基金資助項目(No.11403023)
【分類號】：TH74
【正文快照】： 1引言撓性結構已廣泛應用于多個領域,如光學設備[1],陀螺儀[2],傳感器及驅(qū)動器[3],微位移定位平臺[4]。撓性結構得以廣泛應用主要由于其具有以下優(yōu)點:(1)具有很高的重復精度;(2)低摩擦性;(3)容易加工制造且成本相對較低。光學元件的面形精度決定了光學系統(tǒng)性能,而光學元件的安

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