自诞生以来，太空望远镜一直是天文学研究的重要工具，它们能够提供比地面望远镜更为精确的天文观测数据。随着科学技术的不断发展，太空望远镜不仅推动了天文学的发展，也成为了连接科学与公众视野的桥梁。迄今最先进望远镜：詹姆斯.韦布太空望远镜模态分析是研究结构动力特性的一种常用方法，通过数值计算分析结构振动时的固有频率和模态振型。大口径反射镜模态分析是研制太空望远镜的关键核心技术，用于评价反射镜轻量化结构在动态载荷下的振动特性。太空望远镜有限元分析模型大口径反射镜需具有较好的动力学性能和面形稳定性，其基频需高于卫星平台的振动频率，避免低频共振区耦合振动。本文以Ansys Workbench为仿真分析工具，详细讲解太空望远镜大口径反射镜模态分析流程。大口径反射镜的固有频率和振型模态云图1 大口径反射镜模态分析主要目的1) 避免共振：通过模态分析可以确定反射镜的固有频率，从而避免在工作过程中与外部激励频率相近，出现共振现象。2) 结构优化：通过模态分析可以了解反射镜的振动特性，有助于优化设计反射镜轻量化结构，提高它的刚度和稳定性。3) 提高性能：通过模态分析可以指导反射镜的装校和调试过程，确保其在工作状态下保持良好的面形精度和光学性能。2 大口径反射镜模态分析具体流程启动Ansys Workbench，添加Analysis Systems中的Modal。模型构建、材料定义、网格划分、分析设置等具体步骤Ansys Workbench模态分析项目流程图大口径反射镜的三角形轻量化结构 大口径反射镜有限元网格划分模态阶数设置分析反射镜自身固有振动特性，不设置约束边界条件。进行Analysis Settings设置后，右击Modal，点击Solve，求解模型。单击Solution，查看反射镜前12阶固有频率。其中，前6阶固有频率为0或很小的小数，称为反射镜刚体模态。大口径反射镜前12阶固有频率添加6个变形(total)，分别设置Mode为7~12阶，选择Equivalent All Results。单击Total Deformation，查看模态云图。反射镜的振型分布合理，没有出现明显的局部振动现象，表明该反射镜具有较好的动力学性能和稳定性。大口径反射镜7~12阶模态振型3 大口径反射镜模态分析注意事项1) 建模精度：有限元模型精度直接影响模态分析结果的准确性。因此，在建模过程中需要充分考虑反射镜的几何形状、材料属性、边界条件等因素。2) 边界条件：边界条件的设置对反射镜模态分析结果具有重要影响。在实际应用中，需要根据反射镜的安装方式和工作环境条件合理设置边界条件。3) 激励方式：在实验模态分析中，激励方式的选择和激励信号的施加方式都会影响测量结果的准确性。因此，需要选择合适的激励方式和施加方式。喜欢作者，请点赞和在看来源：纵横CAE