空间可展开光学望远镜的动力优化设计

论文摘要

本文所研究的空间可展开光学望远镜是继哈勃太空望远镜之后的下一代空间光学望远镜,该机构主镜采用可展开结构,由八片分块子镜和一个中心镜组成,具有口径大、质量轻等特点。1.本文用APDL语言建立了机构的展开态和收拢态参数化模型;同时,用命令流的形式建立了展开机构的多体动力学仿真模型。2.建立了以系统总重量最小为目标函数,以分块镜作动器半径、支撑背板厚度、蜂窝结构厚度及主、次镜支撑结构的半径等为设计变量,以系统展开到位的面形精度、系统展开态和收拢态的基频为约束函数的动力优化数学模型。3.本文考虑ISIGHT软件能进行过程优化等特点,通过ISIGHT集成ADAMS和ANSYS建立了动力优化设计平台,成功处理了各模块间的接口问题,对空间可展开机构进行以减质为目标的结构优化设计,取得了很好的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 空间可展开光学望远镜的国内外研究现状
• 1.3 动力优化设计国内外研究现状
• 1.4 空间可展开光学望远镜的动力优化研究
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 两态参数化建模及设计变量分析
• 2.1 引言
• 2.2 空间可展开光学望远镜的组成
• 2.3 展开态和收拢态参数化建模
• 2.3.1 选用单元介绍
• 2.3.2 APDL语言的特点及优点
• 2.3.3 机构各部件的等效建模
• 2.3.4 机构两态有限元模型的建立
• 2.4 模态分析
• 2.4.1 一般结构的固有频率及振型模态
• 2.4.2 子结构模态综合法
• 2.4.3 两态模型的模态分析
• 2.5 算例验证
• 2.6 小结
• 第三章 多体动力学模型的建立及面形精度分析
• 3.1 引言
• 3.2 ADAMS/FLEX柔性体理论
• 3.3 多体动力学模型的建立
• 3.3.1 模态中性文件对有限元模型的要求
• 3.3.2 机构多体动力学参数化模型的建立
• 3.4 展开机构面形精度分析
• 3.5 小结
• 第四章 动力优化设计
• 4.1 引言
• 4.2 动力优化模型的确定及求解
• 4.2.1 目标函数的确定
• 4.2.2 设计变量的确定及归并
• 4.2.3 约束函数的确定
• 4.2.4 动力优化数学模型的确定
• 4.2.5 优化模型的求解
• 4.3 单个分块镜优化结果及分析
• 4.4 整体模型优化结果及分析
• 4.5 优化与分析模块的接口技术
• 4.5.1 优化流程
• 4.5.2 主要接口技术
• 4.6 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 下一步工作展望
• 致谢
• 参考文献