谈响应2m量级空间反射镜组件设计与优化

论文导读：
摘要：随着任务需求对空间探测精度的不断提升，人们对空间相机主反射镜提出了口径更大的要求。由于直径增多，反射镜因自重而引起的镜面变形增大，同时反射镜因环境温度变化而产生的镜面热变形增大。根据大口径反射镜地面环境和在轨运转环境的差别，对反射镜极为支撑结构进行设计与优化，增强反射镜抵抗由自重和温度变化引起的镜面面形劣化的能力，是空间光学遥感器研制的关键技术之一。本论文从2m反射镜组件为探讨对象，进行了从下几个方面的探讨工作：(1)在概述国内外大口径空间反射镜的进展概况基础上阐明了大口径空间反射镜结构设计中需要解决的不足，探讨了大口径主反射镜关键技术。(2)在给出了优化不足的数学描述基础上，探讨了反射镜优化所用到的试验设计办法、近似模型论述和优化算法，为接下来的设计分析优化工作奠定了论述基础。(3)通过探讨载荷意义下镜面变形对光学体系的影响，确定从反射镜面形精度rms值作为镜面面形误差评价标准。针对反射镜面形精度rms值无法作为有限元商业软件优化的目标不足，使用iSIGHT软件历程集成和流程自动化功能，建立了包括有限元模型更新、计算、评价的优化平台。(4)针对传统静定支撑模式已远远不能满足2m量级空间反射镜面形精度的要求不足，本论文采取多点支撑模式案例，探讨了大口径反射镜支撑点数量和位置、反射镜材料和反射镜结构形式；并使用经典论述公式确定的支撑点位置，进行了反射镜裸镜结构初步设计。(5)针对反射镜多点支撑经典论述公式的局限性，采取响应面近似模型探讨了反射镜的最优支撑不足。建立了反射镜口径D、中心厚度H与反射镜面形精度rms从及支撑点位置的联系。根据项目需求进行了2m口径反射镜优化。比较初步设计案例，优化后的反射镜结构具备更好的面形精度稳定性。(6)提出反射镜与反射镜背板结构相似、材料相同的总体支撑案例设计，实现载荷下，变形量匹配，降低了对柔性结构的依赖，提升了环境适应性。(7)针对大口径反射镜在力学环境工况和空间热环境工况下的镜面面形无法满足指标要求的不足，提出反射镜各柔性支撑结构因载重不同而产生不同的变形量是造成反射镜面形劣化的主要理由，采取响应面近似模型对各支撑点柔性结构的刚度进行了优化，实现了大口径反射镜组件级支撑。本论文采取响应面近似模型对反射镜裸镜最优支撑进行了探讨、针对柔性结构刚度进行优化已获得良好的镜面面形精度，所得结果对工程实际具有重要的作用和参考价值。关键词：响应面论文大口径论文反射镜论文支撑结构论文
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Abstract7-9
目录9-11
第1章 绪论11-27

1.1 引言11

1.2 空间反射镜概述11-17

1.3 大口径反射镜技术17-25

1.4 本论文探讨内容及作用25

1.5 本章小结25-27

第2章 近似模型优化论述27-43

2.1 试验设计(DOE)28-32

2.2 响应面近似模型32-38

2.3 优化算法38-41

2.4 小结41-43

第3章 大口径空间反射镜设计43-63

3.1 多点支撑的论述基础43-46

3.2 镜面面形误差评价的标准46-47

3.3 影响反射镜镜面面形的环境因素47-51

3.4 反射镜材料的选择51-55

3.5 反射镜镜体结构对面形的影响55-59

3.6 2m 口径反射镜初步设计59-62

3.7 小结62-63

第4章 反射镜优化设计63-85

4.1 反射镜优化不足描述63-65

4.2 基于 HyperMorph 的参数化建模65-67

4.3 基于 iSIGHT 的计算机辅助优化(CAO)67-70

4.4 基于响应面模型的反射镜形状优化70-75

4.5 基于响应面的反射镜尺寸优化75-82

4.6 2m 反射镜优化82-83

4.7 小结83-85

第5章 反射镜支撑结构的设计与优化85-117

5.1 总体支撑案例设计86-88

5.2 柔性铰链论述88-92

5.3 柔节结构设计与优化92-101

5.4 反射镜背板部件设计与优化101-113

5.5 反射镜组件动态特性分析113-114

5.7 小结114-117

第6章 总结与展望117-119

6.1 全文总结117-118

6.2 深入探讨工论文导读：作展望118-119参考文献119-125在学期间学术成果状况125-127指导教师及作者介绍127-129致谢129上一页12
作展望118-119
参考文献119-125
在学期间学术成果状况125-127
指导教师及作者介绍127-129
致谢129