三十米中国未来巨型望远镜主桁架结构的概念设计

结构变形

望远镜的主桁架结构变形主要是由重力、温度以及稳态风载荷引起的，下面展开了对这三种原因的分析。

分析结果表明，望远镜在重力载荷作用下，指向天顶和水平方向时最大变形值分别为3.8 mm和2.9 mm，其中大部分为刚体位移，并不影响光学变形， M1如图4所示。并且其主镜M1主桁架支撑结构在指向天顶时的总变形为4.65 mm，去除刚体位移后的相对位移不超过1.9 mm。  

图4.在重力载荷方向作用下的静态变形。（a）指向天顶；（b）指向水平

在环境参考温度为22°C的条件下，从望远镜方位轴结构底部开始施加0.12°C/m的线性函数温度载荷，望远镜整体结构最大变形不超过1.2 mm。

在10 m/s（在顺风方向与正交方向的等效静态作用力大约分别为10 kN和25 kN）静态风载荷作用下的最大变形为0.13 mm，对结构的影响较小。   

图5.望远镜在温度（a）和稳态风载荷（b）作用下的静态变形

3.结论

该文章针对30米中国未来巨型望远镜的主体桁架设计，提出了一种新颖的钣金组件结构方案。经过有限元分析，初步设计满足了望远镜相关使用要求，最低谐振频率大于2 Hz，主镜支撑结构相对变形小于1.9 mm，该方案提供了非常好的刚度-质量比以及坚固的结构支撑。下一阶段的望远镜结构设计工作将强调光学组件（如拼接主镜、副镜支撑等）的详细设计、局部结构的刚性增加和动力特性分析。

论文原文：胡守伟，张勇，王跃飞，等. 三十米中国未来巨型望远镜主桁架结构的概念设计[ J ]. 光电工程，2022，49(6): 210402.DOI: 10.12086/oee.2022.210402

论文链接：https://cn.oejournal.org/article/doi/10.12086/oee.2022.210402