拼焊式SiC反射镜热变形分析

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1、第41卷第4期光学技术VoL41NO．42015年7月OPTICALTECHNIQUEJuly2015文章编号：1002—1582(2015)04—0336—05拼焊式SiC反射镜热变形分析黄健，刘岩，刘学建，黄政仁，马臻(1．中国科学院上海硅酸盐研究所，上海200050)(2．中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安710119)摘要：为了考核拼焊式SiC反射镜在一定温度波动范围内的面形稳定性，利用有限元方法模拟了在温度水平试验条件5℃温差下反射镜的热变形情况。利用曲面方程拟合方法处理镜面变形数据，计算出变形后的镜面面型误差RMS值为1．841nm，满足航天用反射镜对面形指标的要求，考核

2、了该反射镜在一定环境温度范围内的面形稳定性。将模拟结果与相同条件下的环境试验结果相比较，二者误差为3，具有较好的一致性。验证了该有限元模型以及性能参数的合理性，可为今后更大口径的拼焊式SiC反射镜的研制提供数值模拟基础和材料参数依据。关键词：SiC反射镜；焊接；热变形；有限元分析中图分类号：T13321文献标识码：AThermaldeformationanalysisofbrazedSiCmirrorHUANGJian，LIUYan，LIUXuejian，HUANGZhengren，MAZhen(1．ShanghaiInstituteofCeramics，ChineseAcademyofSc

3、iences，Shanghai200050，China)(2．Xi’anInstituteofOptical8LPrecisionMechanics，ChineseAcademyofSciences，Xi’an710119，Shanxi，China)Abstract：InordertoevaluatethestabilityofthesurfaceopticsfigureonthebrazedSiCmirrorwithinacertaintem—peraturerange，thefiniteelementmethodiSappliedtosimulatethethermaldeformati

4、onofthemirrorinthetemperaturedifferencetestwithin5℃temperaturerange．ThedistortedmirrorsurfaceiSfittedwiththeequationofcurvedsurfacefit—tingmethod．ThecalculatedRMSofaberrationis1．841nm．Itcanmeettherequirementsofthereflectingmirrorsurfaceshapeindexforspace．accordinglythesurfaceopticsfigurestabilityof

5、thebrazedSiCmirrorinacertaintemperaturerangeiSqualified．AftercomparingthesimulationresultswiththetestresultswhichiSunderthesametestcondition．theerrorofthemiS3。whichcanverifytherationalityofthefiniteelementmodelandmaterialproperty．Itcanprovidethesimulationtemplateandmaterialparametersreferenceforthe

6、studyoflargeraperturebrazedSiCmirror．Keywords：SiCmirror；brazing；thermaldeformation；finiteelementanalysis用焊接成型工艺制备大口径SiC拼焊镜是解决这一0引言难题的有效途径_5J。在欧洲航天局HERSCHEL空随着空间技术的发展，对光学探测器的分辨率和间望远镜计划中，由BOo公司参与制造的3．成像质量要求越来越高，大口径、轻量化的空间反射5m口径主反射镜就是由12片扇形SiC子镜采用焊镜成为天基侦察监视系统、激光雷达系统、空间大口接的方法进行连接，然后再整体加工而成的lL7]。径天文望远镜的

7、关键部件口]。SiC陶瓷以其优异的抗大口径空间光学系统要想在恶劣的空间温度环热震、耐高温、耐磨损、耐热冲击、高热导、高硬度、高境下正常成像，就要求其具备可靠的光学性能，其中比刚度以及热稳定性好等特性，成为制备大口径空间最重要的是具有较高的热稳定性，即良好的抵抗空光学反射镜的理想材料[2叫]。然而受制备工艺和装间热载荷的能力¨8]。空间环境温度以及温度梯度的备条件的制约，当反射镜口径达到lm以上时，整体变化，将