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《西安电子科技大学》 2011年
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光学系统热振动及大口径天线温度效应研究

刘劲  
【摘要】:本文开展了两方面的研究工作:光学系统热振动和大口径抛物面天线温度效应分析。 光学系统热振动方面,研究了热环境对光学系统动力学响应的影响以及瞬时热冲击下光学系统的热致振动。在热环境下结构动力学响应分析中,以平板为例确定了热梯度下结构动力学响应分析的有限元方法。将此方法应用于光学系统,对其进行了热梯度下的冲击响应分析,确定了热梯度对光学系统动力学响应的影响程度及规律。瞬时热冲击下结构热致振动研究中,根据顺序耦合思想,确定了求解平板热致振动的有限元方法,将此方法应用于光学系统,利用半正弦波温度冲击,模拟空间热动力荷载,对光学系统典型节点的热振动位移和应力以及主镜镜面形面精度进行了数值分析,并将热振动与静态求解结果进行对比,确定了瞬时热冲击荷载下光学系统的响应情况。 大口径抛物面天线温度效应分析方面,采用有限元方法研究了某大口径抛物面天线年温变化和日照温度效应。年温变化分析方面,对该天线进行了极限年温下的热变形和热应力分析。日照温度效应分析方面,考虑最不利气候之一即夏至,进行了面板温度场瞬态时程分析。并将面板温度场加载到天线热模型上,近似计算了天线日照温度场,并据此结果分析了天线热变形和热应力,确定了日照下天线反射面形面精度和结构应力随时间变化规律。 目前国内对上述方面的研究处于起步阶段,针对这种情况,本文进行了初步尝试,阐述了相关理论和研究方法,所完成的工作对光学系统和大口径天线的热结构设计具有一定工程指导意义。
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