[发明专利]望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法

权利要求书

1.一种望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）对子镜其上下表面进行简化，得到能够与该子镜的上表面和下表面相对应的平面简化模型；所述子镜的上下表面均为二次曲面，所述平面简化模型是将所述子镜的上表面简化为上表面中心点处的切平面，所述子镜的下表面简化为下表面中心点处的切平面，从而得到平面简化模型；

（2）根据子镜形状及所使用材料的特性，得出该子镜允许的最少支撑点数量；接着，结合Whiffletree结构确定轴向支撑Whiffletree支撑点数量，并得出与该Whiffletree支撑点数量相对应的Whiffletree支撑点位置的参数化表示；所述Whiffletree支撑点数量大于等于所述最少支撑点数量；

（3）根据所述步骤（1）得到的所述简化模型，以及所述步骤（2）得到的所述Whiffletree支撑点位置的参数化表示，建立子镜及支撑点的参数化模型，然后对该参数化模型中各个所述Whiffletree支撑点的位置参数赋予满足Whiffletree支撑点分布要求对应的参数范围内的随机初值，接着对该参数化模型进行网格的划分和细化，并施加约束和子镜的载荷，进行首次静力学分析，得出该子镜上表面所有节点位移、以及节点位移最大值；

（4）根据所述步骤（3）得到的所述子镜上表面所有节点位移，计算得出节点位移的均方根值RMS；

（5）优化过程：

以所述参数化模型中各个所述Whiffletree支撑点的位置参数作为优化变量，以最小的节点位移均方根值RMS作为优化目标，以各个节点的轴向位移均不超过预先设定值作为优化约束条件，利用优化算法对所述优化变量进行优化，得出最小节点位移均方根值RMS的最优值；与该最优值相对应的各个Whiffletree支撑点的位置参数即为得到的优化后Whiffletree支撑点位置；

其中，子镜上表面所有节点位移的计算原理与所述步骤（3）中的所述首次静力学分析的原理相同；节点位移均方根值RMS的计算原理与所述步骤（4）中的计算原理相同。

2.如权利要求1所述望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述子镜形状及所使用材料的特性包括子镜外接圆半径、子镜材料的密度、子镜厚度、允许的面形精度的PV值、弹性模量、以及泊松比；

所述步骤（3）中，所述建立子镜及支撑点的参数化模型，是在ANSYS软件下利用APDL语言建立的；所述首次静力学分析是利用该ANSYS软件，将得出的所述子镜上表面所有节点位移作为文本文件输出；该首次静力学分析的所有分析过程则生成LGW文件；

所述步骤（4）是利用Visual Studio软件编辑得到EXE的可执行文件，该EXE可执行文件用于对所述子镜上表面所有节点位移进行数据处理，得到所述节点位移的均方根值RMS并输出至ou.txt文件中；

所述步骤（5）是利用ISIGHT软件并基于所述步骤（3）中得到的所述LGW文件、以及所述步骤（4）中得到的所述EXE可执行文件，分别得到ISIGHT对ANSYS的集成、以及ISIGHT对EXE文件的集成，并设计出涉及所述优化变量、所述优化目标、以及所述优化约束条件的优化模型，利用该ISIGHT软件内部含有的优化算法对所述优化变量进行优化，从而得出所述最小节点位移均方根值RMS的最优值。

3.如权利要求2所述望远镜主镜子镜模型的Whiffletree支撑点位置的优化设计方法，其特征在于，所述ISIGHT对ANSYS的集成具体是通过以下步骤得出的：在所述ISIGHT中，通过Simcode组件将所述LGW文件作为ISIGHT集成ANSYS的输入文件，并建立能够驱动ANSYS软件的文件作为该ISIGHT对ANSYS的集成的执行文件，利用该ISIGHT对ANSYS的集成的输出文件对所述文本文件进行更新即得到更新后的子镜上表面所有节点位移的文本文件；

所述ISIGHT对EXE文件的集成具体是通过所述ISIGHT中的所述Simcode组件，将所述EXE可执行文件本身作为该ISIGHT对EXE文件的集成的执行文件，所述更新后的子镜上表面所有节点位移的文本文件作为ISIGHT集成EXE文件的输入文件，利用该ISIGHT对EXE文件的集成的输出文件对所述ou.txt文件进行更新即得到更新后的节点位移的均方根值RMS的ou.txt文件。