基于层次分析法的巨型射电望远镜选址策略研究

为提供良好的天文观测环境条件,更好地确定巨型射电望远镜的备用选址,以500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)为例,对其选址影响因素进行分析,利用层次分析法确定各因素所占权重,建立巨型射电望远镜的选址决策指标体系,进而选择位于新疆维吾尔自治区阿勒泰地区富蕴县富蕴站西南方向某天然巨型洼地作为巨型射电望远镜备用选址地点,进行评价分析。结果表明,基于层次分析的巨型射电望远镜选址策略较传统方法更具直观性和科学性,且能满足实际选址要求。

巨型射电望远镜(FAST)主动反射面结构故障诊断

研究分析500m口径球冠状巨型射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,简称FAST)主动反射面结构故障诊断问题。深入分析结构特点,论证FAST索网结构是一个准静力结构以及结构故障的局域性,并结合FAST望远镜工作特点,确定结构故障的基本模式。提出基于索应力监测和变位节点坐标监测的故障诊断方法:监测结构"热点应力",针对基准态和工作态,设置不同判定准则,直接诊断结构关键部位;监测索网变位节点坐标,计算其与理论值的偏差序列,针对客观存在、无法消除的有限元理论模型误差和测量误差,提出采用Walsh非参数检验方法并结合节点不平衡力的快速计算,实时检验是否存在故障以及可能的故障点区域,实现望远镜工作的安全实时预警,提出采用模式搜索算法,以故障点区域单元为诊断对象,以实际监测和理论计算的结构响应趋于一致为目标,诊断结构故障的具体类型和程度。数值模拟计算结果表明上述结构故障诊断方法适用于FAST主动反射面结构,是有效且切实可行的方法。

巨型射电望远镜结构日照非均匀温度场特性

采用瞬态传热有限元分析方法,建立了综合考虑太阳辐射、空气对流换热、阴影遮挡等因素的望远镜整体结构日照温度场精细化数值模型;选取最不利工况对其进行日照作用分析,明晰了该类结构非均匀温度场分布特性,获得基于望远镜变位的日照作用对主反射面精度全过程影响规律,并揭示了该效应分布特性的内在原因。所得研究成果为未来结构施工、传感器布设及促动器的热变形调控提供了实时数据参考。

FAST背架结构选型及优化

背架结构是巨型射电望远镜(FAST)反射面支承系统中的一个重要组成部分,其性能直接影响整个系统的精度和造价.为了给FAST反射面结构的实际选型提供理论依据,首先针对FAST特殊功能要求,提出了背架结构保形设计方法,然后对所提出的空间网格结构、弦支结构、混合结构等多种背架结构进行了优化,从结构力学性能、加工制作工艺等多方面对其进行比较,结果表明局部双层网格结构具有自重轻、刚度好及加工制作简单的优点.

FAST30m模型张拉成形健康监测研究和应用

FAST(five-hundred-meter aperture spherical telescope)是500m口径、具有主动反射面的巨型射电望远镜。作为先期验证模型,其30m缩尺模型采用整体索网结构作为反射面支承结构,为保证结构的安全性、苛刻的精度等要求,对其张拉成形过程进行健康监测。针对结构特点以及张拉方案,布设相应传感器,研究并提出了有效、实用的结构安全评定方法,在此基础上,综合运用Matlab、ANSYS、SQL2005等软件开发了结构健康监测系统,实现了可视化操作、自动安全预警、结构模型实时修正以及数据库等功能。最终该系统成功应用在FAST 30m模型索网张拉成形过程中,准确评估张拉各阶段的结构安全性,切实确保了安全施工,及时计算各阶段反射面成形精度,为精度控制提供了科学依据,为FAST原型结构健康监测和索网张拉施工积累了工程经验。