一种串联两轴支撑结构的柔度计算方法技术

本发明专利技术公开了一种串联两轴支撑结构的柔度计算方法，包括：将串联两轴支撑结构中的柔度分析问题拆分为两个并联对称柔性支腿柔度计算，而每个柔性支腿又由两个两轴柔性铰链单元和一个等截面矩形梁单元组成；根据材料力学变形得到的总应变能、卡氏位移定理、弹性理论和旋量理论，通过矩阵计算得到轴向并置对称抛物线切口的两轴柔性铰链的柔度矩阵和等截面矩形梁的柔度矩阵；根据拆分的支撑结构组成依次计算得到的伴随变换矩阵，将各柔性结构的柔度矩阵转换到全局坐标系下；根据串联柔性机构的柔度等于各柔性单元柔度之和，并联柔性结构的刚度等于各柔性单元刚度之和，最终得到串联两轴支撑结构和支撑组件的柔度矩阵。该方法简单有效、数值精度高，将广泛应用在串联两轴支撑的柔度建模中。撑的柔度建模中。撑的柔度建模中。

【技术实现步骤摘要】
一种串联两轴支撑结构的柔度计算方法


[0001]本专利技术涉及空间大口径反射镜柔性支撑领域，尤其是涉及一种串联两轴支撑结构的柔度计算方法。

技术介绍

[0002]大口径反射镜作为空间望远镜系统的最重要的光学元件之一，其面形精度和位置精度直接决定了光学系统的成像质量。为了对大口径反射镜进行有效的运动学支撑，减小温度变化产生的热应力和重力对反射镜面形精度的影响，反射镜支撑非常重要。柔性支撑结构作为空间大口径反射镜与光学背板的必要连接环节，对反射镜的面形精度和稳定性具有重要的作用。
[0003]Bipod柔性支撑结构作为一种半运动支撑，具有无迟滞现象、无摩擦效应、结构简单等特点，常被应用于大口径主镜常的支撑。Bipod两个并联柔性支腿设置有柔性环节，能够利用柔性环节的弹性变形传递力和运动；通过柔性环节的变形，补偿反射镜与支撑材料热膨胀系数不匹配产生的热应力及装配应力。由于Bipod支撑结构的柔度直接影响支撑组件的结构刚度和热应力、重力工况下的反射镜面形精度。
[0004]现有的关于空间反射镜Bipod柔性支撑柔度研究中，多集中于柔性支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串联两轴支撑结构的柔度计算方法，该方法应用于计算反射镜支撑组件的柔度，其特征在于，该方法将串联两轴支撑结构中的柔度分析问题拆分为两个并联对称柔性支腿柔度计算，且包括以下步骤：步骤1)，将每个柔性支腿拆分为柔性单元，且每个柔性支腿包括两个两轴柔性铰链单元和一个等截面矩形梁单元；步骤2)，通过矩阵计算得到所述两轴柔性铰链单元的柔度矩阵；步骤3)，通过矩阵计算得到所述等截面矩形梁单元的柔度矩阵；步骤4)，根据每个柔性单元计算得到的伴随变换矩阵Ad
i
，将每个柔性单元的柔度矩阵转换到同一局部坐标系下，通过计算各柔性单元柔度之和得到单个柔性支腿的柔度C
l
；步骤5)，根据两个柔性支腿计算得到的伴随变换矩阵Ad
j
，将两个柔性支腿的柔度矩阵转换到同一局部坐标系下，通过计算并联的两个柔性支腿的柔度得到该两个柔性支腿的刚度之和，进而基于该刚度之和得到Bipod柔性支撑的柔度C
b
，所述Bipod柔性支撑为所述串联两轴支撑结构。2.根据权利要求1所述的一种串联两轴支撑结构的柔度计算方法，其特征在于，该方法还包括步骤6)：根据三个Bipod柔性支撑计算得到的伴随变换矩阵Ad
k
，将三个Bipod柔性支撑的柔度矩阵转换到全局坐标系下，通过计算并联的三个Bipod柔性支撑的柔度得到该三个Bipod柔性支撑的刚度之和，进而基于该刚度之和得到反射镜支撑组件的柔度C
m
。3.根据权利要求1所述的一种串联两轴支撑结构的柔度计算方法，其特征在于，所述柔度和刚度通过以下表达式求取：其中，C
i
和K
i
分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭骏立，秦涛，亓波，候智芸，王进，栗振闯，韩培仙，李馨，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：