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好书推荐 | 光机集成分析(第2版)

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生活工作中,光学成像设计和应用无处不在。小到日常生活中的手机、相机、眼镜等,大到智能装备中的光刻机、激光武器、光量子计算机、太空望远镜等,光学已然成为人们生活和科技中不可或缺的一部分。

太空望远镜

在实际成像设计中,由于机械载荷、温度变化、装配偏差等因素,会引起光学镜面几何变形和光学材料性能变化,使得成像质量降低。因此,光机系统设计需要综合考虑机械载荷和环境温度的相互作用,才能得到最优的光学性能。

光机集成分析

鉴于光学系统性能需求,进行光机系统设计时,需要将光学、结构力学、热力学等多学科集成耦合,形成光-机-热集成分析方法,以提高光机结构的设计水平和分析能力本期好书推荐:《光机集成分析(第2版)》

该书是一部关于光机热等多学科集成分析理论和应用技术的著作。三位作者长期致力于高性能光学系统的集成分析,负责完成了多个光机系统设计项目,在光机分析领域具有较高的造诣,是行业内的顶级专家。
望远镜分析模型
在该书中,作者对光机集成分析领域的研究成果进行了系统总结,内容涵盖了光机集成分析基本概念、理论基础和工程应用等各个方面内容:
1)在光机集成分析基础知识方面,介绍了光机结构有限元理论、光学原理以及描述光学表面特性的泽尼克多项式等数学形式;
2)在光机有限元分析方面,介绍了光学表面误差的定义和分类、各种光机结构(如反射镜、支撑、胶接等)的建模方法、镜片中应力的计算和双折射对光学性能的影响,以及动态扰动下的隔振措施、噪声抑制、冲击响应、LOS(Line—Of-Sight的简写,即视轴或视线)抖动误差等内容;
3)还介绍了自适应光学分析、光热集成分析、光机结构优化方法,以及超单元方法在光机分析中应用等内容。

全书共14章。

第一章 有限元力学分析导论
1.1  光机集成分析问题
    1.1.1  集成概念
    1.1.2  轨道望远镜的例子
    1.1.3  透镜筒的例子
1.2  弹性力学回顾
    1.2.1  三维弹性理论
    1.2.2  二维平面应力
    1.2.3  二维平面应变
    1.2.4  主应力和等效应力
1.3 材料属性
    1.3.1  综述
    1.3.2  品质因数
    1.3.3  关于材料的讨论
    1.3.4  常用望远镜材料
1.4 有限元分析基础
    1.4.1 有限元理论
    1.4.2 单元性能
    1.4.3 结构分析方程
    1.4.4 有限元热分析
    1.4.5 热分析方程
1.5 有限元模型的对称性
    1.5.1 广义载荷
    1.5.2 对称载荷
    1.5.3 建模技巧
    1.5.4 轴对称性
    1.5.5 对称性利弊
1.6 模型检查
1.7 结论
参考文献
附录

第二章 机械光学基础

2.1 电磁学基础
2.2 偏振
2.3 光线、波面以及波前差
2.4 指向误差
2.5 光学像差
2.6 图像质量和光学性能
2.7 图像形成
2.8 成像系统基本原理
2.9 二次曲面
2.10 光学设计形式
2.11 干涉测量和光学检测
2.12 机械遮拦
2.13 光学系统误差预算

第三章 泽尼克及其他常用多项式

3.1 泽尼克多项式
    3.1.1 数学描述
    3.1.2 泽尼克多项式项
    3.1.3 标准泽尼克多项式
……
第四章 光学表面误差
第五章 光机位移分析方法
六章 光学支撑建模
第七章 光学系统的结构动力学
第八章 光学系统中的机械应力
第九章 光热分析方法
第十章 自适应光学分析方法
第十一章 光机系统优化技术
第十二章 光学结构的超单元法
第十三章 一个望远镜的光机集成分析
第十四章 透镜组件光机集成分析
该书内容可以用于空间遥感、天文观测、空间科学、激光雷达以及地面各种光学产品结构设计和分析,能够提高结构设计和分析人员的光机分析水平和研究能力。也适宜于其他从事光机系统总体设计、光学装调检测加工以及对该研究领域感兴趣的研究生和科研人员阅读。

徐鹏,博士,研究员,博士生导师,现为北京空间机电研究所遥感专业首席专家。
王小勇,西北工业大学博士,现为北京空间机电研究所研究员、博士生导师、遥感专业总师、航天科技集团公司学科带头人。
连华东,吉林大学博士,北京航空航天大学博士后,现为北京空间机电研究所仿真专业主任师,在光机分析领域有十余年经历,曾参加了国内第一个空间集成分析设计平台(SORSA)的研制,主要研究方向为光机分析设计和空间反射镜技术等。

来源:纵横CAE
光学航空航天理论材料曲面装配
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-09-01
最近编辑:3月前
纵横CAE
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Hypermesh Optistruct 平板模态分析

1.问题描述使用Hypermesh作为前处理工具、Optistruct作为求解器,计算长500mm、宽100mm、厚度3mm铝板的前六阶模态。铝板的弹性模量为71GPa,密度2770Kg/m ,泊松比0.33。2.创建几何模型启动Hypermesh Desktop,选择Optistruct作为求解器。按F8创建三个节点,坐标依次为[0,0,0]、[0.5,0,0]、[0.5,0.1,0]采用扫掠方式创建面,激活node list选择前两个点,N1选择第二个点,N2选择第三个点,扫掠距离切换为N2-N1.3.划分网格按F12进入面网格划分模块,网格尺寸设置为0.01,选择创建的曲面,点击mesh,return完成网格划分。4.创建材料在左侧空白区域右击,选择创建材料材料名称为aluminium,弹性模量为71GPa,密度为2770Kg/m ,泊松比为0.33.5.创建单元属性在左侧空白区域右击,选择创建属性:名称为shell,卡片为PSHELL,材料选择aluminium,厚度为0.003.选择壳单元所在的组,在Property里选择shell,完成单元和属性的关联。6.边界约束在左侧空白区域右击,选择创建load collector,命名为spc。选择左侧第一列节点,点击create,return。完成左侧边界约束的创建。7.模态卡片在左侧空白区域右击,选择创建load collector,命名为eigrl,在Card Image下选择 EIGRL,模态阶数输入6。8.求解在左侧空白区域右击,选择创建load step,命名为modes,在Analysis type下选择 Normal modes,SPC下选择spc,METHOD(STRUCT)选择eigrl。进入Analysis 下的optistrut选择文件保存路径和文件名,这里文件名设置为hmplate_mode.fem,export options选择all,run options选择analysis,点击Optistruct开始求解。9.求解结果计算完成后,单机Results,进入hyperview。在左上角可以选择模态阶数频率汇总阶数模态频率(Hz)振型描述19.96166一阶弯曲262.32186二阶弯曲396.57449一阶扭转4174.8664三阶弯曲5295.5553二阶扭转6318.1722一阶侧摆在图形区域下方依次选择Contour和Deformed,查看振型云图。 振型云图来源:纵横CAE

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