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地脉动环境下反射镜架系统的镜片转角响应计算

陈学前 沈展鹏 刘信恩 胡杰

陈学前, 沈展鹏, 刘信恩, 等. 地脉动环境下反射镜架系统的镜片转角响应计算[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 072001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170529
引用本文: 陈学前, 沈展鹏, 刘信恩, 等. 地脉动环境下反射镜架系统的镜片转角响应计算[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 072001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170529
Chen Xueqian, Shen Zhanpeng, Liu Xin'en, et al. Analysis on rotation angle of mirror in reflector system under ground random vibration[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 072001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170529
Citation: Chen Xueqian, Shen Zhanpeng, Liu Xin'en, et al. Analysis on rotation angle of mirror in reflector system under ground random vibration[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 072001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170529

地脉动环境下反射镜架系统的镜片转角响应计算

doi: 10.11884/HPLPB201830.170529
基金项目: 

国家重大专项课题资助项目 2016YFB0201005

国家自然科学基金面上项目 11472256

国防基础科研计划资助项目 C1520110002

详细信息
    作者简介:

    陈学前(1975—),男,硕士,副研究员,主要从事结构动力学分析与模型V&V研究; chenxq@caep.cn

  • 中图分类号: TN248.1

Analysis on rotation angle of mirror in reflector system under ground random vibration

  • 摘要: 反射镜组件是光机装置的重要组成部分,反射镜片的转角稳定性对光路的传输有着直接影响。针对大型光机装置中反射镜架在地脉动随机微振动下的稳定性问题,推导了镜片转角响应均方根值的计算公式。在ANSYS中建立了一个镜架结构的有限元模型,并分析了该镜架系统的模态及结构在地脉动载荷下的微振动响应。根据计算结果分析得到了镜片转角响应均方根值; 提出了工程实际中如何通过有限元分析便捷获得镜片转角响应的另一种工程方法。两种方法所得镜片转角具有较好一致性,说明所采用镜片转角计算分析方法是有效的, 为精密反射镜架的稳定性设计分析提供了有效方法。
  • 图  1  反射镜镜面示意图

    Figure  1.  Sketch map of reflector mirror

    图  2  反射镜镜架结构系统结构示意图

    Figure  2.  Sketch map of reflector system

    图  3  反射镜镜架系统有限元模型

    Figure  3.  FE model of reflector system

    图  4  镜架结构1~3阶模态的变形云图

    Figure  4.  Mode deform contours of the reflector system

    图  5  镜架结构位移响应云图(mm)

    Figure  5.  Displacement of the reflector system (mm)

    图  6  镜片离面位移云图(mm)

    Figure  6.  Off-surface displacement of the mirror (mm)

    图  7  镜面绕X轴转角响应(rad)

    Figure  7.  Rotation angle around X axis of mirror (rad)

    图  8  镜面绕Z轴转角响应(rad)

    Figure  8.  Rotation angle around Z axis of mirror (rad)

    图  9  镜面合转角响应(rad)

    Figure  9.  Sum rotation angle of mirror (rad)

    表  1  反射镜架系统的材料参数

    Table  1.   Material parameters of reflector system

    material elastic modulus /Pa Poisson’s ratio density /(kg·m-3)
    45# steel 2×1011 0.3 7850
    K9 8×1010 0.21 2510
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    表  2  镜架结构前三阶固有频率的计算结果与试验结果比较

    Table  2.   Comparison of the first three natural frequencies between simulation and test

    mode test result/Hz simulation result/Hz error/% modal shape
    1 20.940 21.471 2.536 X direction whole bend
    2 22.261 22.093 -0.755 Y direction whole bend
    3 41.822 41.182 -1.530 whole torsion around Z axis
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-28
  • 修回日期:  2018-03-19
  • 刊出日期:  2018-07-15

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