望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108287942A(43)申请公布日2018.07.17(21)申请号201711433221.8(22)申请日2017.12.26(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人陈良洲宋永锋宋畅金磊陈有林(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人许恒恒李智(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)G02B23/16(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图5页(54)发明名称望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法(57)摘要本发明公开了一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，包括以下步骤：(1)简化子镜模型；(2)确定Whiffletree支撑点数量并对各支撑点的位置进行参数化表示；(3)建立子镜及支撑点的参数化模型，并赋初值，施加约束和载荷进行首次静力学分析，得出该子镜上表面所有节点位移；(4)计算节点位移的均方根值RMS；(5)以支撑点的位置参数作为优化变量、以最小的RMS作为优化目标进行优化，得到优化后的Whiffletree支撑点位置。本发明通过对优化方法整体流程步骤、各个关键步骤所使用的参量等进行改进，能够获得合理的支撑点的位置参数，得到满足设计要求的子镜上表面面型精度。CN108287942ACN108287942A权利要求书1/3页1.一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对子镜其上下表面进行简化，得到能够与该子镜的上表面和下表面相对应的平面简化模型；(2)根据子镜形状及所使用材料的特性，得出该子镜允许的最少支撑点数量；接着，结合Whiffletree结构确定轴向支撑Whiffletree支撑点数量，并得出与该Whiffletree支撑点数量相对应的Whiffletree支撑点位置的参数化表示；所述Whiffletree支撑点数量大于等于所述最少支撑点数量；(3)根据所述步骤(1)得到的所述简化模型，以及所述步骤(2)得到的所述Whiffletree支撑点位置的参数化表示，建立子镜及支撑点的参数化模型，然后对该参数化模型中各个所述Whiffletree支撑点的位置参数赋予满足Whiffletree支撑点分布要求对应的参数范围内的随机初值，接着对该参数化模型进行网格的划分和细化，并施加约束和子镜的载荷，进行首次静力学分析，得出该子镜上表面所有节点位移、以及节点位移最大值；(4)根据所述步骤(3)得到的所述子镜上表面所有节点位移，计算得出节点位移的均方根值RMS；(5)优化过程：以所述参数化模型中各个所述Whiffletree支撑点的位置参数作为优化变量，以最小的节点位移均方根值RMS作为优化目标，以各个节点的轴向位移均不超过预先设定值作为优化约束条件，利用优化算法对所述优化变量进行优化，得出最小节点位移均方根值RMS的最优值；与该最优值相对应的各个Whiffletree支撑点的位置参数即为得到的优化后Whiffletree支撑点位置；其中，子镜上表面所有节点位移的计算原理与所述步骤(3)中的所述首次静力学分析的原理相同；节点位移均方根值RMS的计算原理与所述步骤(4)中的计算原理相同。2.如权利要求1所述望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述子镜形状及所使用材料的特性包括子镜外接圆半径、子镜材料的密度、子镜厚度、允许的面形精度的PV值、弹性模量、以及泊松比；所述步骤(3)中，所述建立子镜及支撑点的参数化模型，是在ANSYS软件下利用APDL语言建立的；所述首次静力学分析是利用该ANSYS软件，将得出的所述子镜上表面所有节点位移作为文本文件输出；该首次静力学分析的所有分析过程则生成LGW文件；所述步骤(4)是优选利用VisualStudio软件编辑得到EXE的可执行文件，该EXE可执行文件用于对所述子镜上表面所有节点位移进行数据处理，得到所述节点位移的均方根值RMS并输出至ou.txt文件中；所述步骤(5)优选是利用ISIGHT软件并基于所述步骤(3)中得到的所述LGW文件、以及所述步骤(4)中得到的所述EXE可执行文件，分别得到ISIGHT对ANSYS的集成、以及ISIGHT对EXE文件的集成，并设计出涉及所述优化变量、所述优化目标、以及所述优化约束条件的优化模型，利用该ISIGHT软件内部含有的优化算法对所述优化变量进行优化，从而得出所述最小节点位移均方根值RMS的最优值。3.如权利要求2所述望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，