空间望远镜主次镜支撑筒结构优化设计

空间望远镜主次镜支撑筒结构优化设计

卢晓明1，2，贾建军1，2，周成林1，谢永1

（1.中国科学院上海技术物理研究所，上海200083；2.中国科学院大学，北京100049）

Optimization design of primary and secondary mirror supporting tube for space telescope

LU Xiao-ming 1，2，JIA Jian-jun 1，2，ZHOU Cheng-lin 1，XIE Yong 1

（1.The Shanghai Institute of Technical Physics of the Chinese Academy of Sciences ，

Shanghai 200083，China ；2.Universi-ty of Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100049，China ）Abstract ：In order to study the performance and stability of large aperture telescope,a detailed analysis is carried out and the optimization design is carried out for the problems of the initial stiffness of the primary mirror supporting tube structure and the low stiffness of the secondary mirror frame.In the structural optimization,a passive structural topology optimization method is adopted,and the main transmission line of the barrel structure is obtained,and

the structural design objective is determined.In addition,the influence factors of the main structural parameters of the mirror barrel are studied,and the specific scheme is designed in detail.The optimized weight is 47.4kg,the radial deformation and axial deformation are 14.5μm and 14.3μm respectively,and the first order mode is https://www.wendangku.net/doc/876834814.html,pared with the original scheme,the weight is increased by 14.5%,the radial and axial deforma-tions are reduced by 34.3%and 37.0%respectively,and the modal is increased by 42.8%.The optimization de-sign of the supporting tube structure of the 1m primary and secondary telescope has improved the overall perfor-mance of the structure.Key words ：large-caliber telescope ；optimization design ；supporting structure ；topology optimization 摘要：为研究大口径望远镜的性能与稳定性，针对主次镜支撑筒结构初始方案刚度不足、次镜镜架刚度偏低等问

题，展开了详细分析，并采用无源结构拓扑优化的手段对其进行优化设计，获得了镜筒结构的主要传力路线、确定了结构设计目标.进而针对镜筒主要结构参数开展了影响因素研究，并详细设计了具体方案.结果表明：优化后质量为47.4kg ，径向变形与轴向变形分别为14.5μm 与14.3μm ；一阶模态为114.8Hz.相比初始方案，质量提高了14.5%；径向与轴向变形量分别减小了34.3%和37.0%，模态提高了42.8%.1m 口径主次镜望远镜支撑筒结构的优化设计提高了结构的整体性能..

关键词：大口径；优化设计；支撑结构；拓扑优化

中图分类号：TH751文献标志码：A 文章编号：1671-024X （2018）04-0084-05收稿日期：2017-12-11基金项目：国家自然科学基金资助项目（61302181）

作者简介：卢晓明（1990-），男，博士研究生，主要研究方向为空间光学遥感器结构技术.E-mail ：lxmjane66@https://www.wendangku.net/doc/876834814.html, 天津工业大学学报JOURNAL OF TIANJIN POLYTECHNIC UNIVERSITY 第37卷第4期2018年8月Vol.37No.4August 2018DOI ：10.3969/j.issn.1671-024x.2018.04.015

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