本文關(guān)鍵詞：基于拓撲優(yōu)化的4m望遠鏡底座結(jié)構(gòu)設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 輕量化 拓撲優(yōu)化 望遠鏡底座 有限元分析 剛度

【摘要】：為滿足4 m望遠鏡底座結(jié)構(gòu)高剛度和輕量化的需求,研究了考慮結(jié)構(gòu)變形和模態(tài)約束下的拓撲優(yōu)化問題。首先,基于連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化的思想,以單元虛擬密度為設(shè)計變量,以位移變形和一階頻率及質(zhì)量為優(yōu)化約束,應變能最小為優(yōu)化目標,建立了底座設(shè)計的拓撲優(yōu)化數(shù)學模型,并詳細推導目標函數(shù)及約束條件的靈敏度;然后,對底座結(jié)構(gòu)應用拓撲優(yōu)化設(shè)計,并以所得的理想概念構(gòu)型為基礎(chǔ),進行底座結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計;最后,采用有限元法對優(yōu)化模型進行靜剛度和動剛度的分析與校核。設(shè)計結(jié)果表明,底座質(zhì)量從27.66 t減至22.15 t;最大變形量由0.0377 mm減小為0.014 mm;一階頻率從217.1 Hz提高至247.45 Hz;在減小質(zhì)量的同時,有效提高了底座結(jié)構(gòu)的靜剛度和動剛度,驗證了拓撲優(yōu)化方法的有效性。該方法將對4 m望遠鏡跟蹤架的其他部件設(shè)計提供幫助。
【作者單位】： 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所;
【關(guān)鍵詞】： 輕量化 拓撲優(yōu)化 望遠鏡底座 有限元分析 剛度
【分類號】：TH751
【正文快照】： 0引言大口徑望遠鏡可以滿足人類對空間目標更高分辨力的需求,但通光口徑的增大,會引起整個望遠鏡系統(tǒng)尺寸增加,重量也成倍上升,從而直接影響著系統(tǒng)成本,一方面,系統(tǒng)重量直接影響著材料成本,包括材料耗用,材料運輸以及材料加工等成本;另一方面,重量增大將提高控制系統(tǒng)成本,系統(tǒng)

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