大口径光学望远镜四通结构的设计方法及得到的四通结构

摘要

大口径光学望远镜四通结构的设计方法及得到的四通结构，涉及机械行业光电仪器领域，解决了现有四通结构的设计方法存在的产品设计周期长且结构轻量化率低的问题。该方法为：构建四通结构初始化几何模型，采用有限元方法对其进行离散构建有限元仿真模型，在满足位移变形的优化约束条件下以四通材料分布为优化设计变量，以降低四通质量为优化目标，采用拓扑优化方法对有限元仿真模型进行减重优化，对外壳板、内筋板和内圈板进行分布设计并确定其初始厚度，以初始厚度为优化设计变量进行再减重优化，进行刚度性能分析校核获得满足性能约束的轻量化四通结构。得到的四通结构最大变形量为0.0698mm，小于设计最大变形0.08mm，质量由122.217t减至13.776t，轻量化率达到89％。

主权项

大口径光学望远镜四通结构的设计方法，其特征在于，该方法通过以下步骤实现：步骤一、构建四通结构的初始化几何模型根据设计和装配要求，确定四通结构的外形参数，构建优化前的四通结构初始化几何模型；步骤二、构建四通结构的有限元仿真模型采用有限元方法对四通结构初始化几何模型进行离散，根据实际工况确定载荷条件和边界约束条件，构建四通结构的有限元仿真模型；步骤三、拓扑优化在满足位移变形的优化约束条件下即最大变形量U<0.08mm，保留安装孔(4)和通光孔(5)，以四通结构的材料分布为优化设计变量，以降低四通结构的质量为优化目标，采用拓扑优化方法对四通结构有限元仿真模型进行减重拓扑优化设计；步骤四、尺寸优化根据拓扑优化结果对步骤三中得到的四通结构进行外壳板(1)、内筋板(2)和内圈板(3)的分布设计，并分别确定外壳板(1)、内筋板(2)和内圈板(3)的初始厚度；步骤五、构建优化结果模型在满足位移变形的优化约束条件下即最大变形量U<0.08mm，以外壳板(1)、内筋板(2)和内圈板(3)的初始厚度为优化设计变量，对步骤四中得到的四通结构进行再减重尺寸优化设计，得到经过初步尺寸优化设计的四通结构；步骤六、刚度性能分析校核对步骤五中得到的四通结构进行刚度性能校核，根据校核结果对四通结构的结构参数进行调整，获得满足性能约束的轻量化四通结构。