FAST反射面支承結構的索網和鋼索疲勞性能研究.pdf

1、反射面的面積是衡量射電望遠鏡性能的重要指標之一，只有擁有更大的接收面積才能夠觀測到更遠、更多的天體。我國天文學家1994年提出了在貴州喀斯特洼地中建造世界最大的500m口徑球面射電望遠鏡FAST(Five-hundred-meterApertureSphericalTelescope)的建議和工程方案，其計劃列為國家重大科學工程，于2008年12月正式啟動。其中，主動反射面(Activereflector)作為FAST三大自主創(chuàng)新之一，

2、是一個500m直徑的巨型大跨度空間結構。通過促動器拖動下拉索來控制主索節(jié)點的位置，實現望遠鏡主動變位，其實質是一種特殊、長期、高應力幅的往復疲勞荷載。在30年的運行期間內，預計總共有至少數十萬次的觀測，主索網的疲勞應力幅為470MPa。綜合考慮到FAST長時巡天觀測和隨機獨立觀測的不確定性，以及國家重大科學工程的重要性，國家天文臺FAST主動反射面項目組提出，在滿足30年使用條件下，構成索網的拉索滿足超高應力幅500MPa、通過200萬

3、次疲勞試驗的苛刻技術條件?；谝陨纤枷耄疚慕Y合FAST的功能要求和特點，對FAST主動反射面整體支承結構的索網進行了完整系統(tǒng)的疲勞統(tǒng)計分析，并且完成了新型鋼索的設計及疲勞試驗研究。
　　首先，研究FAST索網結構的找形方法，進行基準球面找形分析，采用有限元分析軟件ANSYS，并基于該軟件二次開發(fā)平臺APDL語言進行找形及主動變位程序模塊的編制。
　　建立與實際地面標高相符的FAST主動反射面索網和周圈鋼構的整體一體化結構模

4、型。進行完整的主動變位疲勞分析，統(tǒng)計FAST索網結構在30年使用期內，各個主索單元在300～350MPa、350～400MPa、400～425MPa、425～450MPa、450～475MPa、475～500MPa等不同應力幅范圍內的疲勞次數，分析鋼索的疲勞性能。同時校核整體結構在關鍵工況下的安全性能，保證其能滿足FAST的使用精度要求。
　　在疲勞統(tǒng)計的基礎上，進行新型鋼索的設計以滿足其疲勞性能。優(yōu)選國內鋼絞線進行應力幅為500