留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

空间相机桁架支撑结构满应力优化设计与试验

贾学志 张雷 金光

贾学志, 张雷, 金光. 空间相机桁架支撑结构满应力优化设计与试验[J]. 空间科学学报, 2013, 33(3): 346-352. doi: 10.11728/cjss2013.03.346
引用本文: 贾学志, 张雷, 金光. 空间相机桁架支撑结构满应力优化设计与试验[J]. 空间科学学报, 2013, 33(3): 346-352. doi: 10.11728/cjss2013.03.346
Jia Xuezhi, Zhang Lei, Jin Guang. Optimum design based on full stress ruler and test for truss of space camera[J]. Chinese Journal of Space Science, 2013, 33(3): 346-352. doi: 10.11728/cjss2013.03.346
Citation: Jia Xuezhi, Zhang Lei, Jin Guang. Optimum design based on full stress ruler and test for truss of space camera[J]. Chinese Journal of Space Science, 2013, 33(3): 346-352. doi: 10.11728/cjss2013.03.346

空间相机桁架支撑结构满应力优化设计与试验

doi: 10.11728/cjss2013.03.346 cstr: 32142.14.cjss2013.03.346
基金项目: 国家高技术研究发展计划项目资助(2007AA12Z113)
详细信息
  • 中图分类号: V475.2

Optimum design based on full stress ruler and test for truss of space camera

  • 摘要: 针对空间相机桁架式支撑结构在设计过程中难以同时保证重量轻且刚度高的问题, 提出了采用满应力方法对桁架杆截面进行优化设计的思想. 以桁架杆重量最低为优化目标, 桁架杆自重变形和桁架的一阶固有频率为约束条件, 桁架杆截面的内外径为优化变量, 建立了基于满应力准则的优化模型. 经过优化, 桁架杆截面的外径为50mm, 内径40mm, 质量6.1kg, 一阶固有频率121Hz. 采用有限元法对优化结果进行模态校核和重力变形校核, 同时为检验碳纤维复合材料的热稳定性, 对桁架组件进行了热变形分析, 得到次镜的偏心和偏转均满足光学设计要求. 对优化设计出的桁架组件进行了0.2g扫频试验以及尺寸稳定性试验. 试验结果表明, 桁架组件一阶固有频率119Hz 与理论分析结果基本吻合; 在45N外力载荷和15°C均匀温升载荷的作用下, 桁架稳定性能良好, 次镜的偏心和偏转均小于5", 满足光学设计要求. 优化设计出的桁架支撑结构具有刚度高、尺寸稳定等特点, 这为实现空间相机向大口径、长焦距、轻型化方向发展奠定了研究基础.

     

  • [1] Zhang Lei, Jin Guang. Structure design and modes analysis for the truss of light resolution space camera[J]. Chin. J. Space Sci., 2008, 28:260-263. In Chinese (张雷, 金光. 轻型空间相机桁架结构设计与模态分析[J]. 空间科学 学报, 2008, 28:260-263)
    [2] Jia Xuezhi, Jin Guang, Zhang Lei. Design and optimization of lightweight outer baffle for space camera[J]. Opt. Prec. Eng., 2008, 16:1560-1565. In Chinese (贾学志, 金光, 张雷. 空间相机外遮光罩结构设计与优化[J]. 光学精密工程, 2008, 16:1560-1565)
    [3] Guan Yingjun, Xin Hongwei, Zhao Guijun, et al. Topologic optimization design for main supporting structure of space camera[J]. Opt. Prec. Eng., 2007, 15:1157-1163. In Chinese (关英俊, 辛宏伟, 赵贵军, 等. 空间相机主支撑结构拓扑优 化设计[J]. 光学精密工程, 2007, 15:1157-1163)
    [4] Xu Fuxiang. Satellite Project Conspectus[M]. Beijing: Space Navigation Press, 2003. In Chinese (徐福祥. 卫星工程概论[M]. 北京: 宇航出版社, 2003)
    [5] Zhang Lei, Jin Guang. Design and test of supporting truss for light space remote sensor[J]. Opt. Prec. Eng., 2010, 18:1099-1104. In Chinese (张雷, 金光. 同轴轻型空间遥感器支撑 桁架的设计与试验[J]. 光学精密工程, 2010, 18:1099-1104)
    [6] Lin Zaiwen, Liu Yongqi, Liang Yan, et al. Application of carbon fiber reinforced composite to space optical structure[J]. Opt. Prec. Eng., 2007, 15:1181-1185. In Chinese (林再文, 刘永琪, 梁岩, 等. 碳纤维增强复合材料在空间光学机构中的 应用[J]. 光学精密工程, 2007, 15:1181-1185)
    [7] Yuan Jiajun. Structure Design and Analysis of Satellite[M]. Beijing: Space Navigation Press, 2004. In Chinese (袁家军. 卫星结构设计与分析[M]. 北京: 宇航出版社, 2004)
    [8] Sun Jingmin, Mi Chengqiu. Optimal Design of Mechanical Structures[M]. Harbin: Harbin Institute of Technology Press, 1985. In Chinese (孙靖民, 米成秋. 机械结构优 化设计[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 1985)
    [9] Chen Xiaozhen, Zhang Xuejun, Ren Zhizhang. The program study of the shape steel truss by the rule of full stress optimal design[J]. Mach. Design Manuf., 2008, 12:24-26. In Chinese (陈孝珍, 张学军, 任治章. 型钢桁架满应力优化设计研究[J]. 机械设计与制造, 2008, 12:24-26)
    [10] Liu Qimao, Li Wei. A design method of rib distribution for thin plate structure based on the full stress rule[J]. Mach. Design Manuf., 2007, 12:23-26. In Chinese (刘齐茂, 李微. 基于满应力准则的薄板结构加强筋的设计法[J]. 机械设计与制造, 2007, 12:23-24)
    [11] Chen Changzheng, Zhao Lingling, Liu Lei, et al. Modal calculation and test of truss in space remote sensor[J]. Opt. Prec. Eng., 2007, 15:1164-1169. In Chinese (陈长征, 赵玲玲, 刘磊, 等. 空间遥感器支撑桁架的模态计算与试验[J]. 光学精密工程, 2007, 15:1164-1169)
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  2397
  • HTML全文浏览量:  100
  • PDF下载量:  1296
  • 被引次数: 

    0(来源:Crossref)

    0(来源:其他)

出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-12
  • 修回日期:  2012-10-03
  • 刊出日期:  2013-05-15

目录

    /

    返回文章
    返回