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    大型望遠鏡主鏡室碳纖維桁架單元的優(yōu)化

     發(fā)表日期 : 2021-11-03 11:09  瀏覽量 : 

    為適應光學(xué)紅外望遠鏡口徑不斷增大的需求,降低驅動(dòng)功率,應用碳纖維復合材料對望遠鏡主鏡室桁架進(jìn)行輕量化設計。對望遠鏡主鏡室碳纖維復合材料桁架單元鋪層進(jìn)行優(yōu)化設計,利用進(jìn)化算法選取最優(yōu)鋪層方案。對望遠鏡主鏡室桁架單元建模,并利用敏感性分析及進(jìn)化算法選取最佳鋪層方案,設計另外3種典型鋪層方案進(jìn)行對比,對桁架桿單元進(jìn)行靜力學(xué)分析和加載實(shí)驗,對桁架桿組裝成的六桿三棱錐單元進(jìn)行模態(tài)分析和振動(dòng)測試。有限元分析和實(shí)驗結果對比表明:最優(yōu)鋪層方案為[±45°/90°/0°/90°/0°]s。有限元分析得到該方案桁架桿單元的等效軸向剛度為8.306×106 N/m,實(shí)驗測得為7.463×106 N/m;有限元分析得到的等效徑向剛度為3968.3 N/m,實(shí)驗測得為3344.5 N/m。該方案六桿三棱錐單元模態(tài)分析得到一階頻率為93.699 Hz,振動(dòng)測試測得一階頻率為84.683 Hz。復合材料桁架桿質(zhì)量比同尺寸的鋼結構桿減輕了77.6%,靜力學(xué)性能與動(dòng)力學(xué)性能均優(yōu)于同質(zhì)量鋼桿。最佳鋪層方案的有限元分析結果和實(shí)驗結果表明其靜力學(xué)性能及動(dòng)力學(xué)性能均優(yōu)于其他方案。

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    http://ope.lightpublishing.cn/thesisDetails#10.37188/OPE.20212909.2116



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