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大型空间望远镜次镜背板的优化设计
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作者 程明星 李威 +1 位作者 赵伟国 赵海波 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期101-107,共7页
针对2 m量级大型离轴三反空间相机,采用并联机构作为次镜的调整机构。并且将调整机构动平台直接作为次镜支撑背板使用,增加了结构刚度,同时也使整机结构更加紧凑。因此,背板是次镜组件的核心零件。背板的材料采用具有良好尺寸稳定性、... 针对2 m量级大型离轴三反空间相机,采用并联机构作为次镜的调整机构。并且将调整机构动平台直接作为次镜支撑背板使用,增加了结构刚度,同时也使整机结构更加紧凑。因此,背板是次镜组件的核心零件。背板的材料采用具有良好尺寸稳定性、比刚度高的60 SiC/Al。由于背板承上启下的重要性,决定了背板对自身重量及刚度有很高的要求,因此采用以刚度为目标对其进行拓扑优化设计,并且以背板质量和基频作为目标对背板面板与加强筋的尺寸进行多目标尺寸优化;最终优化后的背板质量为1.42 kg,基频达到954 Hz。最后对次镜组件进行静力学分析及动力学分析,结果表明:重力与4℃温升耦合工况下重力方向位移与面形RMS值最大:最大位移为9.651μm,面形RMS值为7.535 nm;次镜组件约束状态下的一阶固有频率为115 Hz,满足大型空间望远镜在轨成像要求。 展开更多
关键词 支撑 轻量化 拓扑优化 尺寸优化 有限元分析
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铜基粉末冶金刹车材料支撑背板表面镀层对防渗碳性能的影响 被引量:1
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作者 曹文明 姚萍屏 +3 位作者 周海滨 赵林 许良 肖叶龙 《粉末冶金材料科学与工程》 EI 北大核心 2020年第6期538-544,共7页
采用3种具有不同表面镀层的支撑背板(45#钢)制备铜基粉末冶金刹车材料,对比研究表面镀层对支撑背板防渗碳、抗热疲劳以及支撑背板与摩擦材料结合性能的影响。结果表明:表面镀Ni层不能防止加压烧结时石墨垫板向支撑背板渗碳,而表面镀Cu或... 采用3种具有不同表面镀层的支撑背板(45#钢)制备铜基粉末冶金刹车材料,对比研究表面镀层对支撑背板防渗碳、抗热疲劳以及支撑背板与摩擦材料结合性能的影响。结果表明:表面镀Ni层不能防止加压烧结时石墨垫板向支撑背板渗碳,而表面镀Cu或镀Cu+Ni均可有效防止支撑背板渗碳。在热疲劳条件下,表面镀Ni的支撑背板由于渗碳而导致强度和硬度提高,与铜基摩擦材料的结合强度较好,但容易出现翘曲和开裂;表面镀Cu和镀Cu+Ni的支撑背板均不易翘曲变形和开裂,其中镀Cu支撑背板与摩擦材料的结合强度较差,表面镀Cu+Ni的支撑背板与摩擦材料间的结合强度较高。 展开更多
关键词 粉末冶金 刹车材料 支撑 表面镀层 渗碳
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大口径空间反射镜高精度面形检测的支撑技术研究 被引量:5
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作者 彭扬林 戴一帆 +2 位作者 陈善勇 王建敏 郑子文 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1166-1172,共7页
由于空间失重状态与地面状态不同,大口径空间反射镜在地面检测时需要通过特殊支撑结构对其重力进行卸载,同时严格控制支撑力引入的反射镜变形,以满足反射镜高精度面形检测的要求。通过对一口径750mm的空间SiC非球面反射镜进行检测,对比... 由于空间失重状态与地面状态不同,大口径空间反射镜在地面检测时需要通过特殊支撑结构对其重力进行卸载,同时严格控制支撑力引入的反射镜变形,以满足反射镜高精度面形检测的要求。通过对一口径750mm的空间SiC非球面反射镜进行检测,对比分析检测结果和有限元仿真结果,研究支撑结构对反射镜面形所造成的影响。主要针对吊带支撑和中心支撑进行详细的检测验证,分析其不能实现该反射镜高精度检测的原因;通过改进支撑方案,最后提出背板支撑,改善支撑变形的影响,不同角度下测量重复性达到纳米级,收到较好的检测效果,为该反射镜加工质量和加工效率的提升奠定了基础。 展开更多
关键词 高精度面形检测 背板支撑 有限元分析 检测误差
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超轻空间相机主支撑背板的优化设计 被引量:11
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作者 邵梦旗 张雷 +1 位作者 李林 魏磊 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期333-340,共8页
针对某空间相机超轻和高热稳定性的要求,设计一体化的背板结构,使得支撑背板既是整机主承力板,又是主反射镜支撑背板;采用具有高比刚度、高热稳定性的SiC作为背板材料,通过施加最小尺寸约束的变密度拓扑优化,确定支撑板背部筋的布置;建... 针对某空间相机超轻和高热稳定性的要求,设计一体化的背板结构,使得支撑背板既是整机主承力板,又是主反射镜支撑背板;采用具有高比刚度、高热稳定性的SiC作为背板材料,通过施加最小尺寸约束的变密度拓扑优化,确定支撑板背部筋的布置;建立以第二代非支配排序遗传算法为优化算法的多目标优化模型,集成反射镜面形误差和背板质量,完成背板的尺寸优化设计,背板质量仅为0.591 kg,筋厚的最小值为2.1 mm;最后利用有限元分析对优化结果进行动、静力学性能分析。结果表明:在5℃温升载荷下,反射镜组件镜面面形方均根为0.158 nm,具有良好的热稳定性;在X向重力载荷作用下(与光轴垂直方向/面形检测方向),镜面面形的方均根为1.169 nm,峰谷值为5.403 nm;反射镜组件的一阶固有频率为397 Hz,镜面边缘随机振动响应(RMS)小于16g,满足空间应用。 展开更多
关键词 优化设计 有限元分析 支撑 空间相机 主反射镜 轻量化
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一种超声超低温冰层支撑辅助CFRP钻削方法 被引量:3
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作者 李树健 陈蓉 +3 位作者 李常平 李鹏南 牛秋林 邱新义 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1044-1054,共11页
提出一种超声振动+超低温液氮+由超低温环境形成的冰冻支撑层(Ultrasonic vibration+Cryogenic liquid nitrogen+Frozen support layer,UCF)来辅助碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)钻削制孔,有效降低钻... 提出一种超声振动+超低温液氮+由超低温环境形成的冰冻支撑层(Ultrasonic vibration+Cryogenic liquid nitrogen+Frozen support layer,UCF)来辅助碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)钻削制孔,有效降低钻削缺陷的加工方法。该方法的基本原理为:利用超声作用下的钻头高频振动实现轴向钻削力的弱化,利用超低温液氮以及形成的冰冻支撑层来实现钻削出口侧材料的约束和支撑,并有效降低加工过程的钻削热影响。基于UCF的基本原理,开展了相应的UCF辅助加工实验,通过微观检测表征和缺陷因子计算等手段,与传统钻削模式(Traditional drilling,TD)、低温液氮+冰冻支撑模式(Cryogenic liquid nitrogen+Freezing support,CF)下的CFRP制孔质量进行了对比分析。结果表明,采用UCF模式和CF模式均会引起轴向力增加,但UCF模式下的最大轴向力增幅相对较小;与TD模式相比,采用UCF辅助加工方法最大可使CFRP钻削出口的毛刺因子降低75%,撕裂因子降低8.9%,分层因子降低34.6%,孔壁表面粗糙度Ra降低53.6%。 展开更多
关键词 CFRP 加工缺陷 背板支撑 低温钻孔 轴向力
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Internal fixation with headless compression screws and back buttress plate for treatment of old Hoffa fracture 被引量:7
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作者 Min Li Tu Chongqi Wang Guanglin Fang Yue Duan Hong Liu Lei Zhang Hui 《Chinese Journal of Traumatology》 CAS CSCD 2014年第2期79-83,共5页
Objective: To analyze the early clinical and radiographic outcomes of Hoffa fractures treated by a standard protocol of open reduction and internal fixation using headless compression screws combined with back buttre... Objective: To analyze the early clinical and radiographic outcomes of Hoffa fractures treated by a standard protocol of open reduction and internal fixation using headless compression screws combined with back buttress plate in a consecutive series of 8 Chinese patients. Methods: Open reduction and internal fixation was performed on all patients. The fractures were anatomical- ly reduced and held temporarily by K-wire. If the ends of fractures were atrophic, autologous bone graft from the ipsilateral iliac crest was packed between the ends. Then the fracture fragments were fixed with AO 6.5 mm headless compression cannulated screws. At least two screws were used to provide rotational stability. One pre-contoured reconstruction plate was placed on the nonarticular surface posteromedially or posterolaterally as back buttress plate. Results: All the patients were followed up for at least 12 months (range 12-25 months). All fractures achieved anatomical reduction and healed clinically and radiographically. At recent follow-up, the mean flexion degree was 120.6° (range 110°-135°) and the mean extension degree was 2.5° (range 0°-5°). The average visual analogue scale score was 1.6 points (range 0-3). Six patients were assessed as excellent and 2 as good according to the hospital for special surgery knee score system. There were no superficial or deep infections, or hardware breakages. No patient had giving way or locking of the knee, though some had intermittent pain and swelling after strenuous exercise. Injury mechanism had significant influence on the functional outcome (P=0.046). Conclusion: Headless compression screws combined with back buttress plate and/or autologous bone grafting to treat old Hoffa fracture is one of effective measures. It would be conducive to not only fracture healing but also early exercise and functional recovery. 展开更多
关键词 Fractures bone Fracture foration internal Intra-articular fractures
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