基于子结构技术的光机装置反射镜组件的稳定性分析

反射镜组件是光机装置的重要组成部分,反射镜片的转角稳定性对光路的传输有着直接影响。为了分析获得在地脉动载荷作用下反射镜片的转角响应,分别基于整体结构建模技术和子结构技术建立了某光机装置简化结构的有限元模型,并分析获得了装置中两个反射镜片的转角响应。两种方法得到的反射镜片的转角响应差别分别为3.99%,11.84%,说明基于子结构技术开展光机装置反射镜架组件的稳定性分析是可行的。     

基于小样本信息的区间边界估计方法研究

小样本、乏信息情况下,认知不确定性比较严重,若仍采用传统的区间边界估计方法,其结果较难准确。为了降低认识不确定性的影响,本文基于二次估计的思想对其改进:在概率方法中对主要分布参数再估计;在非概率方法中,采用灰色预报理论对自助法获得区间边界进行一定扩展。数值实验结果表明:改进后各方法均能有效、准确地估计不确定参量的区间边界;其中概率方法中的核密度估计方法最为理想。     

地脉动环境下反射镜架系统的镜片转角响应计算

反射镜组件是光机装置的重要组成部分，反射镜片的转角稳定性对光路的传输有着直接影响。针对大型光机装置中反射镜架在地脉动随机微振动下的稳定性问题，推导了镜片转角响应均方根值的计算公式。在ANSYS中建立了一个镜架结构的有限元模型，并分析了该镜架系统的模态及结构在地脉动载荷下的微振动响应。根据计算结果分析得到了镜片转角响应均方根值; 提出了工程实际中如何通过有限元分析便捷获得镜片转角响应的另一种工程方法。两种方法所得镜片转角具有较好一致性，说明所采用镜片转角计算分析方法是有效的, 为精密反射镜架的稳定性设计分析提供了有效方法。     

基于薄层单元与弹簧单元的滚动直线导轨副动力学建模

针对某大型光机装置中使用的LM型直线导轨-滑块的结合面,采用薄层单元与弹簧单元模拟其接触面,建立了大行程传输结构模拟件的有限元模型。通过模型修正方法,根据模态试验结果对薄层单元弹性模量以及弹簧刚度进行了识别。模型修正后,结构前三阶模态频率计算结果与试验结果最大差别为2.23%,地脉动载荷下各测点位移响应计算结果与试验结果最大差别为7.61%。计算结果与试验结果具有较好的一致性,验证了模型的有效性。     

大口径反射镜结构的两种参数优化方法

大口径反射镜在自重作用下发生变形，变形过大会引起镜片通光表面的峰谷值较大，难以满足光机装置打靶精度的要求。建立了典型反射镜结构的有限元仿真模型，以计算镜片表面峰谷值；优化了安装柱的位置、尺寸及镜片厚度等参数，使镜片通光表面形变峰谷值最小。分别采用了基于有限元模型的直接优化和基于代理模型的优化，均获得了结构最优参数，使形变峰谷值比初始值降低了74%。相比而言，基于代理模型的优化还可提供目标量随设计变量的变化情况以及变量灵敏度分析，更有利于设计决策。当设计变量个数多、范围宽时，可先根据先验知识或低精度代理模型缩小设计范围，然后建立紧缩范围的高精度代理模型并进行优化，可有效避免大量计算。根据“三圆柱”支撑结构的参数优化结果，建议采用“四圆柱”支撑设计，以获得更高的面形精度。     

主机装置靶场建筑结构的地震易损性分析

地震易损性是指在不同地震强度作用下结构达到或超过某种极限状态的概率分布描述。为了对神光Ⅲ主机装置靶场建筑结构进行地震易损性评估,采用汶川地震波作为输入,对靶场建筑结构进行非线性时程分析。并以最大层间位移角作为结构破坏指标,以PGA（Peak Ground Acceleration）作为地震动强度指标,分析得到了结构的地震易损性曲线和易损性矩阵,当发生8度及9度罕遇地震时,主机装置靶场建筑结构发生破坏损伤概率很小的结论。