結(jié)構(gòu)變形

望遠(yuǎn)鏡的主桁架結(jié)構(gòu)變形主要是由重力、溫度以及穩(wěn)態(tài)風(fēng)載荷引起的，下面展開了對(duì)這三種原因的分析。

分析結(jié)果表明，望遠(yuǎn)鏡在重力載荷作用下，指向天頂和水平方向時(shí)最大變形值分別為3.8 mm和2.9 mm，其中大部分為剛體位移，并不影響光學(xué)變形， M1如圖4所示。并且其主鏡M1主桁架支撐結(jié)構(gòu)在指向天頂時(shí)的總變形為4.65 mm，去除剛體位移后的相對(duì)位移不超過1.9 mm。  

圖4.在重力載荷方向作用下的靜態(tài)變形。（a）指向天頂；（b）指向水平

在環(huán)境參考溫度為22°C的條件下，從望遠(yuǎn)鏡方位軸結(jié)構(gòu)底部開始施加0.12°C/m的線性函數(shù)溫度載荷，望遠(yuǎn)鏡整體結(jié)構(gòu)最大變形不超過1.2 mm。

在10 m/s（在順風(fēng)方向與正交方向的等效靜態(tài)作用力大約分別為10 kN和25 kN）靜態(tài)風(fēng)載荷作用下的最大變形為0.13 mm，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響較小。   

圖5.望遠(yuǎn)鏡在溫度（a）和穩(wěn)態(tài)風(fēng)載荷（b）作用下的靜態(tài)變形

3.結(jié)論

該文章針對(duì)30米中國(guó)未來(lái)巨型望遠(yuǎn)鏡的主體桁架設(shè)計(jì)，提出了一種新穎的鈑金組件結(jié)構(gòu)方案。經(jīng)過有限元分析，初步設(shè)計(jì)滿足了望遠(yuǎn)鏡相關(guān)使用要求，最低諧振頻率大于2 Hz，主鏡支撐結(jié)構(gòu)相對(duì)變形小于1.9 mm，該方案提供了非常好的剛度-質(zhì)量比以及堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)支撐。下一階段的望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作將強(qiáng)調(diào)光學(xué)組件（如拼接主鏡、副鏡支撐等）的詳細(xì)設(shè)計(jì)、局部結(jié)構(gòu)的剛性增加和動(dòng)力特性分析。

論文原文：胡守偉，張勇，王躍飛，等. 三十米中國(guó)未來(lái)巨型望遠(yuǎn)鏡主桁架結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)[ J ]. 光電工程，2022，49(6): 210402.DOI: 10.12086/oee.2022.210402

論文鏈接：https://cn.oejournal.org/article/doi/10.12086/oee.2022.210402