[发明专利]轻型反射镜的超轻化优化设计方法

权利要求书

1.轻型反射镜的超轻化优化设计方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：

步骤一、根据反射镜的设计指标确定反射镜外径、通光孔径、镜体的整体厚度、支撑点的个数和支撑的方式，建立以支撑孔中心线到光轴的距离为优化参数，以反射镜水平方向和垂直方向的自重面形为目标的优化模型，通过所述优化模型对支撑孔位置进行优化，确定支撑孔中心线到光轴的距离，获得支撑孔的位置；

步骤二、采用步骤一确定的优化参数在Hypermesh软件中建立有限元模型，在Optistruct软件中设定旋转对称性约束和拔模方向约束，以反射镜镜体重量最小为优化目标函数，以反射镜镜面上的点沿光轴方向的位移为约束条件，在Hyperview软件中对反射镜的设计区域进行拓扑优化；

给反射镜体施加自重状态的载荷和边界位移条件，迭代优化获得最佳的镜体材料分布形式，确定轻量化支撑孔的形式，建立反射镜的初始轻量化模型；

步骤三、通过集成仿真优化软件集成建模软件、有限元分析软件、数据处理软件和面形拟合软件对初始模型进行自动化和多目标的集成优化；

以反射镜镜体质量最小和镜坯在检测方向重力载荷下的镜面面形精度RMS值变化最小为优化设计目标，以加工方向重力载荷下的镜面面形精度RMS值为约束条件，采用自适应遗传优化算法对反射镜上决定镜面面形精度的镜面、反射镜外壁、反射镜通光孔壁、加强筋和支撑孔孔壁厚度，支撑孔孔径，加强筋间距和背部材料切除部分的高度尺寸参数进行优化，获得超轻化反射镜模型；

步骤四、对步骤三获得的超轻化反射镜模型进行工程分析和加工工艺性分析，检测所述超轻化反射镜模型的重量和面形精度是否达到步骤一所述的反射镜设计指标要求，如果否，则返回步骤二，如果是，设计结束。

2.根据权利要求1所述的轻型反射镜的超轻化优化设计方法，其特征在于，步骤一中，所述反射镜支撑孔中心线到光轴的距离为：0.6倍的反射镜外壁半径～0.7倍的反射镜外壁半径。

3.根据权利要求2所述的轻型反射镜的超轻化优化设计方法，其特征在于，步骤一中，所述反射镜支撑孔中心线到光轴的距离范围为64mm～76mm。

4.根据权利要求3所述的轻型反射镜的超轻化优化设计方法，其特征在于，所述反射镜支撑孔中心线到光轴的距离为72mm。

5.根据权利要求1所述的轻型反射镜的超轻化优化设计方法，其特征在于，步骤二中，以反射镜镜面上的点沿光轴方向位移小于12nm为约束条件。

6.根据权利要求1所述的轻型反射镜的超轻化优化设计方法，其特征在于，步骤三中，通过Isight集成仿真优化软件集成UG参数化建模软件完成反射镜的参数化建模，采用Patran有限元分析软件进行有限元分析，采用Nastran数据处理软件进行结果数据处理，通过SigFit面形拟合软件实现反射镜的面形计算。

7.根据权利要求1所述的轻型反射镜的超轻化优化设计方法，其特征在于，步骤三中，优化参数范围确定为：镜面、反射镜外壁、反射镜通光孔壁、加强筋和支撑孔孔壁厚度均为：2mm～4mm，支撑孔孔径为：8mm～20mm，加强筋间距为：30mm～45mm，反射镜背部材料切除部分高度为：0mm～20mm。

8.根据权利要求7所述的轻型反射镜的超轻化优化设计方法，其特征在于，所述反射镜的镜面、反射镜外壁、反射镜通光孔壁和加强筋厚度均为2mm，支撑孔孔壁厚度为3mm，支撑孔孔径为15mm，加强筋间距为36mm，反射镜背部材料切除部分高度为20mm。