图图图由表可以看出，本设计的主镜组件满足光学设计指标要求。即主镜的静态刚度满足要求。图作用时的主反射镜变形云图图作用时的主反射镜变形云图图作用时的主反射镜变形云图表主镜组件静力学状态应力响应材料载荷最大应力发生部位安全系数钛合金与多光谱框架连接螺钉孔殷钢柔性内框柔节处柔性内框与主镜接触面不接触处微晶玻璃主镜与柔性内框接触面上由表可以看出，本设计的主镜组件的静态强度满足要求。热弹性分析空间轨道热环境非常复杂，真空低温冷黑环境太阳辐射及地球阳光反照和地球红外辐射等。使空间遥感器承受较大的轴向径向温差以及温度水平变化，从而引起主镜的波前畸变，造成遥感器成像质量下降。因此，必须采取热控措施，使主镜周围的热环境满足定的温度水平和温度分布要求。热弹性分析主要考察主镜组件在给定的温度场条件均匀温升径向温差轴向温差下主镜镜面面形情况和主镜组件的应力情况。热弹性学分析结果如表表所示，变形云图如图所示。表主镜在均匀温降时镜面面形精度镜面镜面镜面刚体位移镜面倾斜角变形云图图图均匀温降作用时的主反射镜变形云图表主镜组件在均匀温降时应力响应材料最大应力发生部位安全系数钛合金与多光谱框架连接螺钉孔殷钢柔性内框与框架连接螺钉孔微晶玻璃主镜与柔性内框接触面由表可以看出，本设计的主镜组件在热弹性状态下强度满足要求。表主镜在重力与径向温差时镜面面形精度载荷镜面镜面镜面刚体位移镜面倾斜角表主镜在重力与轴向温差时镜面面形精度载荷镜面镜面镜面刚体位移镜面倾斜角由表表表可以看出，本设计的主镜组件满足光学设计指标要求。即主镜组件在热弹性状态下满足静态刚度要求。力热耦合分析主镜在轨工作期间，既受到微重力作用又受到热作用，因此，要对主镜组件进行热力耦合分析。力热耦合分析主要考察主镜组件在三个方向重力与均匀温降共同作用下镜面面形情况和主镜组件的应力情况，力热耦合分析结果表表所示。表主镜在重力与均匀温降共同作用下镜面面形精度载荷镜面镜面镜面刚体位移镜面倾斜角由表可以看出，本设计的主镜满足光学设计指标要求。即主镜组件在热力耦合状态下静态刚度满足要求。表主镜组件在重力与均匀温降共同作用下应力响应材料最大应力发生部位安全系数钛合金与多光谱框架连接螺钉孔殷钢柔性内框柔节处柔性内框与框架连接螺钉孔微晶玻璃主镜与柔性内框接触面上由表可以看出，本设计的主镜组件在热力耦合状态下静态强度满足要求。主镜组件设计结果分析静力学结果分析由表可以看出，主镜镜面面形最小为向重力作用，，，满足光学设计的指标要求。反射镜位置误差刚体位置最大为向重力向偏心误差镜面倾斜角最大为向重力绕轴倾角。即主镜组件在静力学状态下满足光学设计对结构设计加工制造和装配提出的反射镜表面不规则面形误差及位置误差要求。主镜的静态刚度满足要求。由表可以看出，在三个方向重力作用下，主镜组件材料的最小安全系数为在向重力作用时，主镜的安全系数，远远大于，主镜的静态强度满足要求。热弹性结果分析由表表表可以看出，在热弹性条件下，主镜镜面面形最大为向重力与轴向温差作用，，，满足光学设计的指标要求。反射镜位置误差刚体位置最大为均匀温降向偏心误差镜面倾斜角最大为均匀温降绕轴倾角。即主镜组件在静力学状态下满足光学设计对结构设计加工制造和装配提出的反射镜表面不规则面形误差及位置误差要求。主镜的静态刚度满足要求。由图均匀温降作用时的主反射镜变形云图表可以看出，在均匀温降作用下，主镜组件材料的最小安全系数为，远远大于，主镜的静态强度满足要求。由表可以看出，在均匀温降作用下，主镜镜面面形，。镜面面形误差很小，即温度水平对遥感器主镜镜面面形精度影响不大。力热耦合结果分析由表可以看出，主镜镜面面形最小为向重力作用，，，满足光学设计的指标要求。反射镜位置误差刚体位置最大为向重力向偏心误差镜面倾斜角最大为向重力绕轴倾角。即主镜组件在静力学状态下满足光学设计对结构设计加工制造和装配提出的反射镜表面不规则面形误差及位置误差要求。主镜的静态刚度满足要求。由表可以看出，在三个方向重力与均匀温降作用下，主镜组件材料的最小安全系数为在向重力与均匀温降作用时，主镜的安全系数，远远大于，主镜的静态强度满足要求。第章遥感器主镜支撑结构动力学分析随着空间光学遥感器技术的发展，遥感器的结构动态特性分析在设计过程中显得尤为重要。光学遥感器在卫星发射过程中将受到各种动态载荷的激励，可能产生较大的变形和应力，甚至引起共振。为确保遥感器在空间状态下能正常工作，而且在发射运载过程中不损伤不产生残余变形，要求结构本身具有足够的刚度和强度。要想获得强度刚度均满足设计要求的结构，必须借助结构动力学分析软件对结构进行动力学分析。在采用柔性支撑后，虽然解决了镜面面形精度问题，但同时也带来了负面影响。随着刚度的弱化，反射镜的刚体位移将增大，即反射镜的位置度误差将加大，而且反射镜结构系统的动态刚度将降低，固有频率降低，与载体的共振的可能性加大。而刚度的弱化不可避免导致柔性结构的强度降低，使结构在动力学环境下破坏的概率增大。而这些问题在长条形反射镜的结构系统中更易发生。动力学分析的主要目的验证遥感器结构设计方案的正确性，考核遥感器结构的强度和刚度是否能承受可能遇到的动力学环境遥感器动力学环境效应预示。通过对遥感器结构建立有限元力学模型，计算并预示遥感器对动力学环境的响应有效地指导动力学环境模拟试验。试验研究是解决工程问题的常规和有效的方法，但在地面很难模拟空间环境且费用极其昂贵。动力学分析的主要内容建立遥感器的动力学模型，确定环境扰动形式及函数表达，响应的限定指标模态分析求解遥感器各阶加载方向三个轴向三个轴向加载时间每向每向随机振动响应评价指标评价光学遥感器在随机振动环境下是否发生破坏或残余变。有限元分析结果表为本设计主镜组件随机振动加速度响应情况。表随机振动加速度响应情况加载方向放大倍率由表可以看出，主镜组件随机振动加速度放大最大为载向加载，其值为。即在正弦扫描条件下，结构动态强度满足要求。主镜组件动力学结果分析动态刚度结果分析由表可以看出，主镜组件的阶频率，动态刚度足够高前阶频率宜无密频现象，且其振型表明遥感器支撑结构不会发生颤振，所以本设计的主镜组件动态刚度满足要求。正弦扫描响应结果分析由表可以看出，主镜组件正弦扫描加速度放大最大为载向加载，其值为。即在正弦扫描条件下，结构动态强度满足要求。由表可以看出，主镜组件正弦扫描应力安全系数最小为向加载时，材料微晶玻璃，其值为，说明主镜组件在发射过程中结构既不会产生微屈服，亦不会被破坏。主镜组件动态强度满足要求。随机振动响应结果分析由表可以看出，主镜组件随机振动加速度放大最大为载向加载，其值为。即在正弦扫描条件下，结构动态强度满足要求。经过前述各环节的设计，主镜支撑结构不仅在静态环境而且在动力学环境下，能够保持结构尺寸的稳定性。第章结论本文应用有限元分析方法，对遥感器主镜的柔性支撑结构进行详细的优化，使其达到合理的程度。考察主镜组件的强度刚度。总结全文的理论分析和实际计算过程，主要得到以下结论本文研究的主镜比较小，采用周边支撑结构，通过压圈将镜片固定在镜框上。材料的选择要考虑热匹配和热变形补偿能力，这是解决主镜组件适应温度变化环境的关键。同时，材料的比刚度要高。这样才能减轻整机重量。本文的柔性支撑材料选用铁镍合金，支撑背板材料选用钛合金材料。对柔性支撑方案进行优化对比，最后选用单边柔节的轻量化柔性支撑结构。对结构进行静动态强度刚度分析，得知本文最终的结构设计是合理可行的。参考文献高军，马骏，金志煜，多角度多光谱遥感技术，航天返回与遥感，年月姜景山，空间科学与应用，北京科学出版社，韦晓磊多光谱技术在印刷中的应用及其发展趋势网摘多光谱技术网摘巴斯工程分析中的有限元分析法北京机械工业出版社，张国瑞有限元分析法北京机械工业出版社，马钿英机械工程结构强度计算有限元基础吉林吉林科学技术出版社，吴清文，技术在空间光机工程中的应用。中国科