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轻型空间相机主承力基板结构拓扑优化计
引用本文:贾学志,金光,贾继强,安源,徐振.轻型空间相机主承力基板结构拓扑优化计[J].空间科学学报,2011,31(3).
作者姓名:贾学志  金光  贾继强  安源  徐振
作者单位:1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033;中国科学院研究生院,北京100049
2. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春,130033
基金项目:国家高技术研究发展计划资助项目
摘    要:针对目前轻型空间相机主承力基板在结构设计过程中难于同时保证重量轻且刚度高的问题,提出了采用拓扑优化设计思想进行设计的方案.通过建立基于变密度方法的拓扑优化设计数学模型,运用Nastran软件对相机主承力基板进行拓扑优化设计,给出了主承力基板的最优设计方案.经过拓扑优化后相机主承力基板质量从初始的36.8 kg降低到15.4 kg,轻量化程度达58.2%.采用有限元分析方法对拓扑优化的结果进行了模态分析,以验证主承力基板刚度分布是否合理.通过0.5 g扫频振动试验对有限元分析结果进行验证,振动试验结果表明,主承力基板结构一阶自然频率理论分析与试验结果偏差1.86%,充分证明理论分析结果的正确性和准确性.整个优化设计过程证明,采用拓扑优化设计方法大大提高了研制效率,增强了空间相机主承力基板结构的性能,有效降低了基板的重量,满足系统设计要求.

关 键 词:空间相机  主承力基板  拓扑优化

Topology Optimization Design for Main Board of Lightweight Space Camera
JIA Xuezhi,JIN Guang,JIA Jiqiang,AN Yuan,XU Zhen.Topology Optimization Design for Main Board of Lightweight Space Camera[J].Chinese Journal of Space Science,2011,31(3).
Authors:JIA Xuezhi  JIN Guang  JIA Jiqiang  AN Yuan  XU Zhen
Institution:JIA Xuezhi~(1,2)JIN Guang~1 JIA Jiqiang~1 AN Yuan~1 XU Zhen~1 1(Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Changchun 130033) 2(Graduate University of the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049)
Abstract:In order to obtain a lightweight and high-stiffness main board structure for lightweight space camera,a topologic optimization design method was presented.FE(Finite Element)based topology optimization which is created with the variable-density method is executed to find the optimum material distribution of initial design main board of space camera by maximizing the stiffness.Compared with that before the optimization,the main board structure reduces weight from 36.8 kg to 15.4 kg,loses 58.2 percent weight w...
Keywords:Space camera  Main board  Topology optimization design  Finite element analysis  
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