[發明專利]望遠鏡主鏡子鏡模型的Whiffletree支撐點位置的優化設計方法

有效

• 申請號: 201711433221.8
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108287942B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 陳良洲;宋永鋒;宋暢;金磊;陳有林
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G02B23/16
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

1.一種望遠鏡主鏡子鏡模型的Whiffletree支撐點位置的優化設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）對子鏡其上下表面進行簡化，得到能夠與該子鏡的上表面和下表面相對應的平面簡化模型；所述子鏡的上下表面均為二次曲面，所述平面簡化模型是將所述子鏡的上表面簡化為上表面中心點處的切平面，所述子鏡的下表面簡化為下表面中心點處的切平面，從而得到平面簡化模型；

（2）根據子鏡形狀及所使用材料的特性，得出該子鏡允許的最少支撐點數量；接著，結合Whiffletree結構確定軸向支撐Whiffletree支撐點數量，并得出與該Whiffletree支撐點數量相對應的Whiffletree支撐點位置的參數化表示；所述Whiffletree支撐點數量大于等于所述最少支撐點數量；

（3）根據所述步驟（1）得到的所述簡化模型，以及所述步驟（2）得到的所述Whiffletree支撐點位置的參數化表示，建立子鏡及支撐點的參數化模型，然后對該參數化模型中各個所述Whiffletree支撐點的位置參數賦予滿足Whiffletree支撐點分布要求對應的參數范圍內的隨機初值，接著對該參數化模型進行網格的劃分和細化，并施加約束和子鏡的載荷，進行首次靜力學分析，得出該子鏡上表面所有節點位移、以及節點位移最大值；

（4）根據所述步驟（3）得到的所述子鏡上表面所有節點位移，計算得出節點位移的均方根值RMS；

（5）優化過程：

以所述參數化模型中各個所述Whiffletree支撐點的位置參數作為優化變量，以最小的節點位移均方根值RMS作為優化目標，以各個節點的軸向位移均不超過預先設定值作為優化約束條件，利用優化算法對所述優化變量進行優化，得出最小節點位移均方根值RMS的最優值；與該最優值相對應的各個Whiffletree支撐點的位置參數即為得到的優化后Whiffletree支撐點位置；

其中，子鏡上表面所有節點位移的計算原理與所述步驟（3）中的所述首次靜力學分析的原理相同；節點位移均方根值RMS的計算原理與所述步驟（4）中的計算原理相同。

2.如權利要求1所述望遠鏡主鏡子鏡模型的Whiffletree支撐點位置的優化設計方法，其特征在于，所述步驟（2）中，所述子鏡形狀及所使用材料的特性包括子鏡外接圓半徑、子鏡材料的密度、子鏡厚度、允許的面形精度的PV值、彈性模量、以及泊松比；

所述步驟（3）中，所述建立子鏡及支撐點的參數化模型，是在ANSYS軟件下利用APDL語言建立的；所述首次靜力學分析是利用該ANSYS軟件，將得出的所述子鏡上表面所有節點位移作為文本文件輸出；該首次靜力學分析的所有分析過程則生成LGW文件；

所述步驟（4）是利用Visual Studio軟件編輯得到EXE的可執行文件，該EXE可執行文件用于對所述子鏡上表面所有節點位移進行數據處理，得到所述節點位移的均方根值RMS并輸出至ou.txt文件中；

所述步驟（5）是利用ISIGHT軟件并基于所述步驟（3）中得到的所述LGW文件、以及所述步驟（4）中得到的所述EXE可執行文件，分別得到ISIGHT對ANSYS的集成、以及ISIGHT對EXE文件的集成，并設計出涉及所述優化變量、所述優化目標、以及所述優化約束條件的優化模型，利用該ISIGHT軟件內部含有的優化算法對所述優化變量進行優化，從而得出所述最小節點位移均方根值RMS的最優值。

3.如權利要求2所述望遠鏡主鏡子鏡模型的Whiffletree支撐點位置的優化設計方法，其特征在于，所述ISIGHT對ANSYS的集成具體是通過以下步驟得出的：在所述ISIGHT中，通過Simcode組件將所述LGW文件作為ISIGHT集成ANSYS的輸入文件，并建立能夠驅動ANSYS軟件的文件作為該ISIGHT對ANSYS的集成的執行文件，利用該ISIGHT對ANSYS的集成的輸出文件對所述文本文件進行更新即得到更新后的子鏡上表面所有節點位移的文本文件；

所述ISIGHT對EXE文件的集成具體是通過所述ISIGHT中的所述Simcode組件，將所述EXE可執行文件本身作為該ISIGHT對EXE文件的集成的執行文件，所述更新后的子鏡上表面所有節點位移的文本文件作為ISIGHT集成EXE文件的輸入文件，利用該ISIGHT對EXE文件的集成的輸出文件對所述ou.txt文件進行更新即得到更新后的節點位移的均方根值RMS的ou.txt文件。