球铰支撑反射镜面形仿真分析.pdfVIP

第31卷 第2期 计 算 机 仿 真 2014年2月 文章编号：1006—9348(2014)02—0302—05 球铰支撑反射镜面形仿真分析 贺 帅 ，徐振邦 ，吴清文 ，刘宏伟 (1．长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033； 2．中国科学院大学，北京 100049) 摘要：研究球铰支撑结构分析问题，球铰具有明显的接触和因相对滑动趋势而产生摩擦的特性，特性相比柔性铰链更为复 杂，对其仿真也有一定的难处。传统的反射镜球铰支撑中比较常见的仿真方式是采用接触对方式，由于接触对仿真接触时 局部网格细化程度高，导致计算耗时长，工程代价高。为此，提出了球铰支撑的有限元仿真研究。首先，对球铰支撑的柔性 基理进行了理论分析，提出了三种有限元分析模型：节点耦合、MPC模拟转动和Gap单元模拟接触。三种模型的仿真分析 结果表明：节点耦合模型仿真的刚性支撑，反射镜的面形PV值差，刚性支撑不能满足支撑要求；MPC和Gap单元均能够仿 真球铰支撑 ，静摩擦系数对面形的影响不可忽略；与MPC方式相比较，Gap单元具有更高的分析精度。 关键词：球铰支撑；多点约束；间隙单元；面形精度 中图分类号：N945．12 文献标识码 ：A SimulationAnalysisofSurfaceFigureforOpticalReflector withBallHingeSupport HEShuai ，XUZheng—bang，WUQing—wen，LIUHong—wei (1．ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences， ChangchunJilin130033，China； 2．UniversityoftheChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China) ABSTRACT：Ballhingehasthecharacteristicsofdistinctcontactandfrictionbroughtfromrelativehidetrend．The characteristicofballhingesuppo~ismorecomplexthanthatofaflexurehinge，andthesimulationforballhingeis moredifficult．Currently，contactpairmodelisrfequentlyusedtosimulatetheoptical reflectorsballhingesuppo~ whilethissimulationmethodneedsafinelocalgridrefinement，leadingtolongcomputingtimeandhighengineering cost．Therefore，theresearchofthefiniteelementsimulationofrballhingesupportwascarriedoutinthispaper．The deformationoftheballhingesupportwastheoreticallyanalyzed，andthreekindsoffiniteelementmodelswerepro— posed，includingthenode—coupledmodel，multi—point—constraint(MPC)modelandgap—element(Gap)mod— e1．Thesimulationresuhsofthreemodelsshowth