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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
  • [1] Moses E I. Introduction to the National Ignition Facility[R]. UCRL-CONF-154962, 2004.
    [2] Trummer J, Foley J, Shaw S. Stability of optical elements in the NIF target area building[C]//Proc of SPIE. 1999, 3492: 363-371.
    [3] 冯斌, 周忆, 张军伟, 等. 大型精密镜架地面随机微振动响应分析[J]. 光学 精密工程, 2007, 15(3): 356-361. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXJM200703011.htm

    Feng Bin, Zhou Yi, Zhang Junwei, et al. Analysis on ground random vibration response of large-scale precision mirror mount. Optics and Precision Engineering, 2007, 15(3): 356-361 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXJM200703011.htm
    [4] 张军伟, 周忆, 周海, 等. 微振动激励作用下编组站镜架对光束指向的影响[J]. 强激光与粒子束, 2008, 20(5): 779-783. http://www.hplpb.com.cn/article/id/3535

    Zhang Junwei, Zhou Yi, Zhou Hai, et al. Influences of switchyard mirror mount on beam direction under micro vibration excitation. High Power Laser and Particle Beams, 2008, 20(5): 779-783 http://www.hplpb.com.cn/article/id/3535
    [5] 谢娜, 周海, 张军伟, 等. 大型激光装置光学元件的稳定性设计[J]. 光学 精密工程, 2009, 17(10): 2412-2418. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXJM200910012.htm

    Xie Na, Zhou Hai, Zhang Junwei, et al. Stability of optical elements in large laser facilities. Optics and Precision Engineering, 2009, 17(10): 2412-2418 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXJM200910012.htm
    [6] 陈学前, 杜强, 陈晓娟, 等. 反射镜架系统运动学支撑连接的有限元建模[J]. 强激光与粒子束, 2011, 23(7): 1835-1838. http://www.hplpb.com.cn/article/id/5018

    Chen Xueqian, Du Qiang, Chen Xiaojuan, et al. Finite element modeling study on kinematic interface joints of reflector systems. High Power Laser and Particle Beams, 2011, 23(7): 1835-1838 http://www.hplpb.com.cn/article/id/5018
    [7] 陈学前, 沈展鹏, 刘信恩. 基于子结构技术的光机装置反射镜组件的稳定性分析[J]. 强激光与粒子束, 2017, 29: 082001. doi: 10.11884/HPLPB201729.170020

    Chen Xueqian, Shen Zhanpeng, Liu Xin'en. Stability analysis of reflector module in the laser facility based on sub-structure method. High Power Laser and Particle Beams, 2017, 29: 082001 doi: 10.11884/HPLPB201729.170020
    [8] 杜平安, 甘娥忠, 于亚婷. 有限元法——原理、建模及应用[M]. 北京: 国防工业出版社, 2004.

    Du Pingan, Gan Ezhong, Yu Yating. Finite element method: theory, model building and application. Beijing: National Defense Industry Press, 2004
    [9] 庄表中, 梁以德, 张佑启. 结构随机振动[M]. 北京: 国防工业出版社, 1993.

    Zhuang Biaozhong, Liang Yide, Zhang Youqi. Random vibration of structures. Beijing: National Defense Industry Press, 1993
    [10] Tabatabaie M, Sommer S C. Analysis of soil-structure interaction due to ambient vibration[R]. Livermore: Lawrence Livermore National Laboratory, 1998.
    [11] 陈学前, 徐元利. 柔性基础对ICF装置稳定性的影响[J]. 强激光与粒子束, 2011, 23(6): 1569-1573. http://www.hplpb.com.cn/article/id/5292

    Chen Xueqian, Xu Yuanli. Studying on the influence of flexible foundation on the stability of ICF facility. High Power Laser and Particle Beams, 2011, 23(6): 1569-1573 http://www.hplpb.com.cn/article/id/5292
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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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