本文關(guān)鍵詞：光學(xué)元件撓性支撐結(jié)構(gòu)廣義建模及優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：建立了撓性支撐結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型及優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,以使光學(xué)元件撓性支撐結(jié)構(gòu)同時(shí)滿足元件定位的剛度要求和溫度適應(yīng)性的柔度要求,同時(shí)給出了相應(yīng)的建模方法�？紤]撓性支撐結(jié)構(gòu)是由圓周對(duì)稱分布的撓性單元組成的,故將撓性單元簡(jiǎn)化為超靜定梁結(jié)構(gòu),應(yīng)用虛功原理推導(dǎo)了撓性單元的徑向及切向剛度。然后,假設(shè)光學(xué)元件為剛性體,根據(jù)力平衡條件及變形協(xié)調(diào)條件,推導(dǎo)了撓性支撐結(jié)構(gòu)的整體剛度,并引入修正因子補(bǔ)償了剛體假設(shè)帶來的誤差。最后,以撓性支撐結(jié)構(gòu)總變形能為目標(biāo)函數(shù),推導(dǎo)了同時(shí)考慮撓性支撐結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)形及參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,通過引入了整型變量將結(jié)構(gòu)整體剛度簡(jiǎn)化為整型變量和離散剛度的線性組合,從而使優(yōu)化模型中不含有諧波函數(shù)項(xiàng)�；跀�(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)結(jié)構(gòu)剛度模型進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果顯示:實(shí)驗(yàn)、仿真和理論計(jì)算結(jié)果一致。此外,以透鏡支撐為例,驗(yàn)證了撓性支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,有限元分析結(jié)果表明,透鏡面形精度較初始設(shè)計(jì)提高了23%。
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;
【關(guān)鍵詞】： 光學(xué)元件 撓性支撐結(jié)構(gòu) 廣義模型 超靜定 變形能 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.11403023)
【分類號(hào)】：TH74
【正文快照】： 1引言撓性結(jié)構(gòu)已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域,如光學(xué)設(shè)備[1],陀螺儀[2],傳感器及驅(qū)動(dòng)器[3],微位移定位平臺(tái)[4]。撓性結(jié)構(gòu)得以廣泛應(yīng)用主要由于其具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)具有很高的重復(fù)精度;(2)低摩擦性;(3)容易加工制造且成本相對(duì)較低。光學(xué)元件的面形精度決定了光學(xué)系統(tǒng)性能,而光學(xué)元件的安

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3 孟s，

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