超高速摄影中蜂窝结构转镜的设计与力学分析

提出了蜂窝结构的三面体转镜,对这种新型转镜做了结构设计,并利用3维有限元计算技术,分析了蜂窝结构的三面体铝合金转镜的力学性能。结果表明：对镜面尺寸17.325 mm、轴向长度32.5 mm的三面体铝合金转镜,在5×10 4 r/min转速下,镜面最大变形量为0.547 μm,约为原结构铝合金转镜镜面的16%,与相同结构尺寸的铍转镜镜面变形量处于相同量级;内部最大应力小于原结构铝合金转镜。     

超高速摄影中弹性支撑转镜的模态分析

提出了超高速摄影仪中弹性支撑转镜模态分析方法,利用有限元法对三面体铝合金转镜刚性支撑和弹性支撑情况下的一、二阶模态进行模拟,结果表明：电驱动转镜在转速工作范围内只有2个临界点,分别位于2.5×105~2.6×5 r/min和2.6×105~2.7×105 r/min处, 并且均为一阶弯曲振动,一阶模态振动发生在垂直平面内,二阶发生在水平平面内。将模拟结果与实测值进行了比较,发现假设转镜为弹性支撑与实测值吻合得较好。     

超高速摄影中三面体铝合金转镜的空间结构强度数值分析

给出了3维弹性力学空间问题基本方程和有限元结构强度分析原理,分析了三面体铝合金转镜空间结构强度的力学特征,建立了有限元模型,分析了其在轴孔与轴的3种配合关系下的应力分布。结果表明轴孔严重削弱了镜体强度,而配合方式对转镜强度基本无影响。提出了减小转镜内部应力的无轴孔三面体铝合金转镜结构,在该结构下转镜强度提高了1.9倍,极限转速为原结构的1.7倍,适合于分幅式摄影系统。     

超高速摄影中弹性支撑转镜的模态分析

 提出了超高速摄影仪中弹性支撑转镜模态分析方法,利用有限元法对三面体铝合金转镜刚性支撑和弹性支撑情况下的一、二阶模态进行模拟,结果表明：电驱动转镜在转速工作范围内只有2个临界点,分别位于2.5×10⁵~2.6×⁵ r/min和2.6×10⁵~2.7×10⁵ r/min处, 并且均为一阶弯曲振动,一阶模态振动发生在垂直平面内,二阶发生在水平平面内。将模拟结果与实测值进行了比较,发现假设转镜为弹性支撑与实测值吻合得较好。     

纳秒和亚纳秒光学分幅图像记录系统

提出了一种光学亚纳秒分幅时间多幅数字图像记录系统,能够满足激光飞片和爆磁箍缩等极端条件下,对频率在108~1010Hz的高速摄影需求。介绍了系统的设计方案和工作原理,提出了制约系统指标的关键技术如精密同步、高速高压脉冲源及解决方案。利用后台集中控制加上高精度的延迟单元提供各子系统的精密同步,利用雪崩三极管阵列构造纳秒和亚纳秒级的高压脉冲源驱动电光晶体偏转,利用8位可编程模拟延迟器件DS1023-25和FPGA器件结合获得ps精度的时间延迟。实验获得了幅度4 000 V、前沿小于5 ns的脉冲,任意时长、ps级精度的同步单元,对各子系统的同步协同工作也进行了调试。     

基于特征值灵敏度分析的超高速摄影仪转镜设计

利用数值分析方法,通过建立转镜特征值灵敏度分析模型,根据模态分析计算生成转镜特征值灵敏度循环执行文件,选用Monte Carlo法拉丁超立方抽样对转镜结构尺寸参数在其概率密度分布函数内进行抽样计算,统计分析得到反应转镜结构尺寸与特征值之间的Spearman秩相关系数。根据数值分析结果,修改镜体外接圆半径,并对修改前后的转镜分别进行模态数值分析和试验,结果显示转镜1阶模态增大101.8%,1阶临界转速达到8.7105 r/m,说明根据转镜特征值灵敏度数值分析结果优化转镜结构尺寸是一种实用、有效的方法。     

超高速摄影仪中铝转镜的模态分析

在有限元计算技术基础上,利用动力学理论提出了超高速摄影仪中转镜的模态分析方法,它能够较为精确模拟出任何结构转镜的固有频率及对应的振型.对三面体铝合金转镜的模拟结果表明,运用该方法设计转镜的临界点,可保证实际运转中临界点出现在选定的转速范围.     

超高速摄影仪转镜动力学性能的研究

对超高速摄影仪转镜动力学特性提出了系统的数值分析方法,包括对转镜分别进行模态、谐响应、灵敏度数值分析和试验研究.首先利用数值方法提取出转镜前5阶固有频率、振型及转镜幅频特性曲线,发现转镜的1阶和2阶共振带出现了叠加现象,在1阶弯曲振动处幅频特性曲线上的峰值远大于其它各阶的峰值,最大应力出现在转轴上,说明转轴的损伤是转镜...     

超高速摄影仪转镜谐响应的数值与试验分析

对超高速摄影仪转镜进行了谐响应数值分析,得到转镜在正弦周期激励下的幅频响应曲线、应力等值线图。转镜的幅频响应曲线在354 Hz处出现峰值,一阶扭转和二阶弯曲共振带出现了叠加,在1 600 Hz处曲线有细微的波动,转镜在一阶弯曲共振点处的幅频曲线幅值远大于其在1 600 Hz处的幅值,共振点处的等效应力是其匀速运转时的358倍。在转镜试验测试系统上测得的转镜幅频曲线在297 Hz 和355 Hz处均出现了峰值,数值解和实验结果能够很好地吻合。这说明转镜的一阶弯曲固有频率共振带是转镜的危险速度带,一阶弯曲是转镜出现动力学破坏的主要原因。仿真结果与实验结果的一致性表明,利用数值方法预测转镜的设计能否成功克服受迫振动引起的破坏是有效的。     

超高速摄影仪转镜运转可靠性数值与实验分析

为探讨分析转镜运转可靠性的数值方法,运用Monte Carlo理论并结合ANSYS参量化设计语言,根据小样本原理和可靠性理论建立了转镜运转可靠性分析数学模型.对转镜运转可靠性进行了数值分析,并对数值分析结果进行了实验验证.数值分析结果表明:转镜的功能函数值远大于零,最大应力与转镜转速的线性相关系数达0.9,镜体密度的相...