一种基于有限元分析的柔性支撑结构设计

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1、第31卷第1期长春理工大学学报（自然科学版）Vol.31No.12008年3月JournalofChangchunUniversityofScienceandTechnology（NaturalScienceEdition）Mar.2008一种基于有限元分析的柔性支撑结构设计1，21杨利伟，李志来（1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033；2.中国科学院研究生院，北京100039）摘要：为了满足反射镜较高的面形精度要求，提出了一种基于有限元分析的柔性支撑结构。首先根据反射镜的设计要求确定柔性支撑的结构形式

2、，然后利用有限元分析软件对反射镜组件进行网格划分并提交运算。分析结果表明，当柔性支撑中镶嵌件膜片厚度为1.5mm、柔性杆十字槽厚度为4mm时，反射镜组件的一阶谐振频率达到206Hz，在1g重力作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到2.5nm、4.4nm、25.3nm，在1g重力和4℃温升共同作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到15.2nm、17.7nm、28.5nm，各项指标均满足设计要求。动力学响应分析表明，柔性支撑具有较强的抗振能力。关键词：反射镜；柔性支撑；有限元中图分类号：TH745文献标识码：A文章编号：1672

3、－9870（2008）01－0049－04DesignofaFlexibleSupportingStructurebasedonFiniteElementAnalysis1，21YANGLiwei，LIZhilai(1.ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysicsChineseAcademyofSciences，Changchun130033;2.GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences，Beijing100039)Abst

4、ract：Inordertomeettheincreasinglyhighaccuracyofthemirror，aflexiblesupportstructurewasproposedbythefiniteelementanalysis.Accordingtothedesignrequirementsofthemirror，theflexiblesupportingstructurewasdesigned，thenthefiniteelementanalysissoftwarewasusedtomeshandsubmitt

5、heoperator.Theresultsshowedthattheoneorderres-onantfrequencycouldreach205Hz;RMSoftheintegratedsurfaceerrorofthemirrorintheeffectsofgravitymaygetto2.5nm，4.4nm，25.3nm，andRMSoftheintegratedsurfaceerrorofthemirrorintheeffectsofgravityandtemperaturemaygetto15.2nm，17.7nm

6、，28.5nm，respectively;whenthemembranethicknessoftheinlaidpieceswas1.5mm，thethicknessofcrusadersgroovewas4mm，andalltargetsweremetthedesignrequirements.What'smore，thevibrationex-perimentsconcludethatthisflexiblesupporthasastrongcapabilityofanti-vibration.Keywords:mirr

7、or；flexiblesupporting；finiteelement反射镜是反射式光学系统的关键部件，反射镜这是空间反射镜支撑结构设计所面临的新的挑战。支撑技术是反射镜工程应用中最关键的技术之一。过去几十年里，人们提出了很多反射镜的支撑方反射镜的支撑在对反射镜进行有效定位的同时卸载法，其中最常用的方法就是在适当的位置设置柔性它的自重，并且减小热应力对反射镜的影响以达到结构，通过柔性环节产生的较大变形来达到卸荷和减小反射镜镜面变形的目的。如何使反射镜及其支及吸收应变能的目的。撑结构具有高的静态结构刚度、良好的动态结构性本文论

8、述的反射镜外形为长圆形，尺寸为能和高的热稳定性，并在水平和垂直方向上（加工540mm×420mm，镜面为离轴非球面，反射镜组件检测、空间工作状态）均满足镜面面形精度要求，的一阶谐振频率要求达到200Hz，在重力作用下，收稿日期：20071012作者简介：杨利伟(1980-)，男，汉族，硕士