基于有限元的超靜定支撐光學(xué)平臺(tái)動(dòng)力學(xué)建模與分析.pdf

1、在某大型光學(xué)系統(tǒng)中，一般將高能激光器、光學(xué)傳輸系統(tǒng)集成在機(jī)動(dòng)光學(xué)平臺(tái)上，在工作過(guò)程中，既要保證足夠的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，又要避免環(huán)境振動(dòng)傳遞至光學(xué)系統(tǒng)，所以光學(xué)平臺(tái)扮演著至關(guān)重要的作用。目前的光學(xué)平臺(tái)一般采用超靜定支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)依靠增加自身重量來(lái)抵御環(huán)境振動(dòng)的影響，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性能，有必要對(duì)光學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)開(kāi)展輕量化設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)階段，對(duì)超靜定支撐光學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行高精度的動(dòng)力學(xué)建模至關(guān)重要，在此基礎(chǔ)上，才能開(kāi)展全面的動(dòng)力學(xué)分析和優(yōu)化，進(jìn)行輕量

2、化設(shè)計(jì)。
　　本文以超靜定支撐光學(xué)平臺(tái)為研究對(duì)象，通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究的方式，針對(duì)傳統(tǒng)有限元建模方法中存在的不足，研究建模中的存在的關(guān)鍵問(wèn)題，以建立高精度、高可靠性的仿真分析方法，為系統(tǒng)輕量化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。圍繞這個(gè)目標(biāo)，本文主要完成了以下幾項(xiàng)工作:
　　1.首先對(duì)基于有限元方法的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了推導(dǎo)，對(duì)動(dòng)力學(xué)求解的基本理論進(jìn)行了梳理，主要有模態(tài)分析理論、基于振型疊加法的多自由度線性系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)求解理論等;
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3、.通過(guò)對(duì)超靜定支撐模擬光學(xué)平臺(tái)開(kāi)展動(dòng)力學(xué)有限元建模分析和實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究，解決實(shí)際工程應(yīng)用的大型超靜定支撐光學(xué)平臺(tái)建模過(guò)程中的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，即單元如何選擇和廣泛使用的螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)如何高精度建模。研究結(jié)果表明:基于實(shí)體單元、采用螺栓精確建模的方式和基于混合單元、采用螺栓聯(lián)接部位局部節(jié)點(diǎn)耦合的方式都具有很高的精度，但是基于混合單元的建模方法計(jì)算效率更高。對(duì)實(shí)際工程中使用的超靜定支撐光學(xué)平臺(tái)開(kāi)展動(dòng)力學(xué)建模與分析時(shí)，宜根據(jù)部件結(jié)構(gòu)的不同靈活采用混合