【摘 要】
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随着科技与时代的发展,为了满足空间检测等方面的需求,建立大口径、高分辨率的空间光学成像系统是必要的趋势。但是随着望远镜口径的增大,望远镜的重量也会急剧上升,这就会导致对系统的零件加工、结构控制以及火箭运载能力等方面的要求提高,甚至有可能超出现有技术的能力。而衍射式薄膜望远镜使用的是薄膜材料作为光学系统的主镜基底,对于大口径的成像系统来说厚度薄、密度小的特点,能够有效的减小系统整体的重量,所以衍射式
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
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随着科技与时代的发展,为了满足空间检测等方面的需求,建立大口径、高分辨率的空间光学成像系统是必要的趋势。但是随着望远镜口径的增大,望远镜的重量也会急剧上升,这就会导致对系统的零件加工、结构控制以及火箭运载能力等方面的要求提高,甚至有可能超出现有技术的能力。而衍射式薄膜望远镜使用的是薄膜材料作为光学系统的主镜基底,对于大口径的成像系统来说厚度薄、密度小的特点,能够有效的减小系统整体的重量,所以衍射式薄膜成像技术成为了解决这一问题十分有效的手段。对于衍射式薄膜的应用来说,其力学分析是一个十分重要的研究方向。由于薄膜柔性体的特殊性,其结构刚度是由其形状与预应力决定的。本文主要针对薄膜的力学特性进行了分析。主要内容分为以下几个方面:1:介绍了课题的背景与意义,调研了薄膜大挠度理论、薄膜振动模型的国内外现状以及薄膜平面应力的测量方法,阐述了对衍射式薄膜主镜进行力学分析在必要性以及对薄膜预应力测量的难点以及方法分析。2:运用圆形薄膜大挠度理论以及振动模型,计算了薄膜预应力、半径、外部载荷等参数对薄膜力学性能产生的影响,并分析了其具体的变化规律。为薄膜在实际中的应用,提供理论基础。3:运用ABAQUS有限元软件中膜单元与壳单元建立了模型,改变薄膜预应力、半径以及外部载荷等参数进行了分析仿真,运用有限元软件ABAQUS中膜单元与壳单元建立了模型进行了仿真,以及与理论模型的计算结果进行了比对,完成了相互的验证。进一步确定了理论模型的正确性,以及分析薄膜各个参数与薄膜力学特性的关系。4:前期通过理论方程与有限元分析了薄膜中心挠度、均布载荷与薄膜预应力之间的关系,建立了相应的方程。由于薄膜应力测量困难,可以通过测量薄膜中心挠度以及均布载荷后运用理论方程以及有限元仿真计算薄膜预应力的大小。基于这个原理设计了相对应的实验,进行了理论的分析,验证了理论模型的正确性以及利用测量位移的方法计算预应力大小的方法是可行的。
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