[發明專利]一種結構優化的偏振片輪及其設計方法

有效

• 申請號: 201810334044.6
• 申請日: 2018-04-14
• 公開（公告）號: CN108549772B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 李少英;屈中權;宋智明;程向明;梁昱;鐘悅
• 申請（專利權）人: 中國科學院云南天文臺
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06N3/12
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 陳左

1.一種結構優化的偏振片輪的設計方法，其特征在于：結構優化的偏振片輪包括若干偏振片容納單元，單個偏振片容納單元包括柱形承載部；若干偏振片容納單元呈環形排列，偏振片容納單元之間通過帶有通孔的柱形承載部連接，若干偏振片容納單元圍繞輪心排布，單個偏振片容納單元通過筋與輪心連接；所述結構優化的偏振片輪設計方法包括如下步驟：

步驟（1）、初始形狀設計

根據偏振片的形狀、尺寸和偏振片輪的使用功能對偏振片輪進行初始設計，然后建立偏振片輪的三維模型；初始設計的偏振片輪包括輪體，設于輪體中部的輪心，沿輪體邊緣均勻分布的若干帶有通孔的偏振片容納單元柱形承載部，其中一個通孔不設置偏振片容納單元柱形承載部；偏振片輪變形≤3.8×10^-3μm；

步驟（2）、網格劃分

將建立的三維模型導入有限元優化軟件，進行形狀優化，定義結構材料、彈性模量、泊松比和密度，然后進行網格劃分，使得網格劃分的偏斜值小于9.5；

步驟（3）、重力變形和應力分析

偏振片輪在轉動過程中所受重力變形和應力存在兩種極端狀態：A、重力垂直于偏振片輪平面；B、重力平行于偏振片輪平面；設定好偏振片輪兩種極端狀態的重力方向，得到偏振片輪兩種極端狀態下的載荷分布，然后，對于兩種極端狀態，分別進行變形和應變分析，即得到偏振片輪兩種極端狀態下的變形和應力分布結果；

步驟（4）、拓撲優化

對偏振片輪結構進行優化，設定偏振片輪的重量減少量；根據步驟（3）中的偏振片輪兩種極端狀態下的結構分布、變形和應力分析情況，決定是否除去不必要的部分；

步驟（5）、重復步驟（3）和步驟（4）直到得到滿意的結構

設定重力垂直于偏振輪平面或平行于偏振輪平面兩種極端受力狀態，輪心固定，進行靜態受力分析；根據變形結果，對偏振片輪重量和結構布局進行簡化，此步驟反復進行，最終得到此優化方法下最輕的結構；

步驟（6）、多目標遺傳算法優化

包括如下步驟：

步驟A、對步驟（5）拓撲優化后的偏振片輪可變的尺寸進行設定；

步驟B、將參數化了的偏振片輪進行形狀優化，設定輸入參數、目標函數和邊界條件；

步驟C、進行多目標遺傳算法優化。

2.根據權利要求1所述的結構優化的偏振片輪的設計方法，其特征在于：相鄰兩個偏振片容納單元柱形承載部相交。

3.根據權利要求1所述的結構優化的偏振片輪的設計方法，其特征在于：包括6個偏振片容納單元，其中，第一個偏振片容納單元與最后一個偏振片容納單元之間不接觸。

4.根據權利要求1所述的結構優化的偏振片輪的設計方法，其特征在于：步驟（6）所述偏振片輪可變的尺寸為鏡室壁厚、輪子筋寬和輪轂厚度。