[发明专利]轻型反射镜的超轻化优化设计方法

摘要

轻型反射镜的超轻化优化设计方法，涉及微型遥感空间反射镜的超轻化设计领域，解决现有轻型反射镜轻量化设计方法存在设计效率低、过程繁琐导致无法实现多目标的全局最优求解等问题，本发明结合拓扑优化和多目标的集成尺寸参数优化对反射镜镜体进行超轻化设计。实现了反射镜优化设计过程中的多目标求解；由计算机完成大量人工修改模型与仿真验证工作，大大提高了设计效率；可以找到全局最优解，不陷入局部最优误解中。本发明的方法适用于不同口径反射镜的超轻化设计当中。

主权项

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。