基于有限元的超靜定支撐光學(xué)平臺動力學(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)動光學(xué)平臺上，在工作過程中，既要保證足夠的動態(tài)穩(wěn)定性，又要避免環(huán)境振動傳遞至光學(xué)系統(tǒng)，所以光學(xué)平臺扮演著至關(guān)重要的作用。目前的光學(xué)平臺一般采用超靜定支撐結(jié)構(gòu)，同時依靠增加自身重量來抵御環(huán)境振動的影響，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的機(jī)動性能，有必要對光學(xué)平臺系統(tǒng)開展輕量化設(shè)計。在設(shè)計階段，對超靜定支撐光學(xué)平臺系統(tǒng)進(jìn)行高精度的動力學(xué)建模至關(guān)重要，在此基礎(chǔ)上，才能開展全面的動力學(xué)分析和優(yōu)化，進(jìn)行輕量

2、化設(shè)計。
　　本文以超靜定支撐光學(xué)平臺為研究對象，通過仿真與實驗對比研究的方式，針對傳統(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)計奠定基礎(chǔ)。圍繞這個目標(biāo)，本文主要完成了以下幾項工作:
　　1.首先對基于有限元方法的結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程進(jìn)行了推導(dǎo)，對動力學(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)動力響應(yīng)求解理論等;
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3、.通過對超靜定支撐模擬光學(xué)平臺開展動力學(xué)有限元建模分析和實驗對比研究，解決實際工程應(yīng)用的大型超靜定支撐光學(xué)平臺建模過程中的兩個關(guān)鍵問題，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算效率更高。對實際工程中使用的超靜定支撐光學(xué)平臺開展動力學(xué)建模與分析時，宜根據(jù)部件結(jié)構(gòu)的不同靈活采用混合