CAJ | 학술논문

针对大口径空间光学反射镜对轻量化的需求,提出了基于筋板式基结构的大口径空间反射镜构型设计的拓扑优化方法.该方法利用基结构拓扑优化的思想,将反射镜初始设计域限定为筋板式的反射镜基结构,通过各筋板的有无描述结构构型的变化.首先,借鉴连续体结构拓扑优化的思想,以壳单元离散筋板结构,以加筋板各单元的相对密度为设计变量(通过相对密度取1或0,描述该单元所在区域的筋板是否存在),以光轴竖直工况下镜面面形误差为设计约束,镜体的质量最小为优化目标,建立了镜体结构构型设计的拓扑优化模型;然后,以拓扑优化所得构型为基础,提取并形成结构概念构型;最后,采用有限元法进行动静刚度分析与光学性能分析,并对结构进行修正,形成性能更好、满足要求的反射镜轻量化结构创新构型.文中的设计实例得到的反射镜镜面面形误差PV值小于λ/10,RMS值小于λ/40,第一阶自振频率大于1 000 Hz,轻量化率达到86.0％.得到的结果验证了本文方法的有效性.
침대대구경공간광학반사경대경양화적수구,제출료기우근판식기결구적대구경공간반사경구형설계적탁복우화방법.해방법이용기결구탁복우화적사상,장반사경초시설계역한정위근판식적반사경기결구,통과각근판적유무묘술결구구형적변화.수선,차감련속체결구탁복우화적사상,이각단원리산근판결구,이가근판각단원적상대밀도위설계변량(통과상대밀도취1혹0,묘술해단원소재구역적근판시부존재),이광축수직공황하경면면형오차위설계약속,경체적질량최소위우화목표,건립료경체결구구형설계적탁복우화모형;연후,이탁복우화소득구형위기출,제취병형성결구개념구형;최후,채용유한원법진행동정강도분석여광학성능분석,병대결구진행수정,형성성능경호、만족요구적반사경경양화결구창신구형.문중적설계실례득도적반사경경면면형오차PV치소우λ/10,RMS치소우λ/40,제일계자진빈솔대우1 000 Hz,경양화솔체도86.0％.득도적결과험증료본문방법적유효성.