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题名引力波探测望远镜超低热变形桁架支撑结构设计技术
被引量:4
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作者
李博宏
罗健
丘敏艳
陈文多
赵宏超
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机构
“天琴计划”教育部重点实验室
中山大学深圳材料学院
中山大学深圳先进制造学院
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出处
《光电工程》
CSCD
北大核心
2023年第11期20-32,共13页
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基金
国家重点研发计划项目(2021YFC2202202)
深圳市科技计划资助项目(JCYJ20190807161011714,20220818153519003)。
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文摘
本文针对引力波探测望远镜超低热变形要求,提出了通过设计CFRP铺层改变材料热胀系数的方法,进而解决桁架支撑结构热变形问题。同时针对望远镜装调性能的要求,给出了结构的分段式设计方案。文章首先分析了CFRP的优势、现有的消热化的方式和国内外研究进展,确定了以CFRP为关键材料的三杆式望远镜的方案,并提出了设计指标。其次建立了“材料-热变形、桁架结构-热变形”数学模型,针对材料铺层和结构设计进行优化,给出了优化方案。然后将CFRP材料应用于支撑结构中,采用分段式主支撑结构设计方案,降低了结构加工装调的难度,最后对整体结构进行分析。分析结果表明:机械性能方面,结构基频和最大重力卸载变形满足主支撑结构的要求;热变形方面,基于CFRP铺层特定优化设计的结构方案热变形为普通铺层方案的27.15%、Invar材料支杆方案的6.42%、SiC支杆方案的11.50%和钛合金支杆方案的3.21%,即优化设计可显著降低结构热变形。
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关键词
消热化设计
cfrp铺层
热变形系数
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Keywords
thermal dissipation design
cfrp layup design
coefficient of thermal expansion
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分类号
O439
[机械工程—光学工程]
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