超轻空间相机主支撑背板的优化设计

论文摘要

针对某空间相机超轻和高热稳定性的要求,设计一体化的背板结构,使得支撑背板既是整机主承力板,又是主反射镜支撑背板;采用具有高比刚度、高热稳定性的SiC作为背板材料,通过施加最小尺寸约束的变密度拓扑优化,确定支撑板背部筋的布置;建立以第二代非支配排序遗传算法为优化算法的多目标优化模型,集成反射镜面形误差和背板质量,完成背板的尺寸优化设计,背板质量仅为0.591 kg,筋厚的最小值为2.1 mm;最后利用有限元分析对优化结果进行动、静力学性能分析。结果表明:在5℃温升载荷下,反射镜组件镜面面形方均根为0.158 nm,具有良好的热稳定性;在X向重力载荷作用下(与光轴垂直方向/面形检测方向),镜面面形的方均根为1.169 nm,峰谷值为5.403 nm;反射镜组件的一阶固有频率为397 Hz,镜面边缘随机振动响应(RMS)小于16g,满足空间应用。

论文目录

• 1 引 言
• 2 背板材料的选取
• 3 背板的结构设计
•   3.1 空间相机光机结构的设计要求
•   3.2 背板拓扑优化设计
•     3.2.1 拓扑优化模型
•     3.2.2 灵敏度分析
•     3.2.3 优化模型的提取
•   3.3 背板尺寸参数的优化
• 4 有限元分析
•   4.1 反射镜组件的静力学分析
•   4.2 反射镜组件的动力学分析
•     4.2.1 模态分析
•     4.2.2 随机振动分析
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 邵梦旗,张雷,李林,魏磊

关键词: 优化设计,有限元分析,支撑背板,空间相机,主反射镜,轻量化

来源: 光学学报 2019年03期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 航空航天科学与工程

单位: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,中国科学院大学,长光卫星技术有限公司

基金: 国家重点研发计划(2016YFB0500904)

分类号: V445.8

页码: 333-340

总页数: 8

文件大小: 422K

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