[发明专利]一种结构优化的偏振片轮及其设计方法

权利要求书

1.一种结构优化的偏振片轮的设计方法，其特征在于：结构优化的偏振片轮包括若干偏振片容纳单元，单个偏振片容纳单元包括柱形承载部；若干偏振片容纳单元呈环形排列，偏振片容纳单元之间通过带有通孔的柱形承载部连接，若干偏振片容纳单元围绕轮心排布，单个偏振片容纳单元通过筋与轮心连接；所述结构优化的偏振片轮设计方法包括如下步骤：

步骤（1）、初始形状设计

根据偏振片的形状、尺寸和偏振片轮的使用功能对偏振片轮进行初始设计，然后建立偏振片轮的三维模型；初始设计的偏振片轮包括轮体，设于轮体中部的轮心，沿轮体边缘均匀分布的若干带有通孔的偏振片容纳单元柱形承载部，其中一个通孔不设置偏振片容纳单元柱形承载部；偏振片轮变形≤3.8×10^-3µm；

步骤（2）、网格划分

将建立的三维模型导入有限元优化软件，进行形状优化，定义结构材料、弹性模量、泊松比和密度，然后进行网格划分，使得网格划分的偏斜值小于9.5；

步骤（3）、重力变形和应力分析

偏振片轮在转动过程中所受重力变形和应力存在两种极端状态：A、重力垂直于偏振片轮平面；B、重力平行于偏振片轮平面；设定好偏振片轮两种极端状态的重力方向，得到偏振片轮两种极端状态下的载荷分布，然后，对于两种极端状态，分别进行变形和应变分析，即得到偏振片轮两种极端状态下的变形和应力分布结果；

步骤（4）、拓扑优化

对偏振片轮结构进行优化，设定偏振片轮的重量减少量；根据步骤（3）中的偏振片轮两种极端状态下的结构分布、变形和应力分析情况，决定是否除去不必要的部分；

步骤（5）、重复步骤（3）和步骤（4）直到得到满意的结构

设定重力垂直于偏振轮平面或平行于偏振轮平面两种极端受力状态，轮心固定，进行静态受力分析；根据变形结果，对偏振片轮重量和结构布局进行简化，此步骤反复进行，最终得到此优化方法下最轻的结构；

步骤（6）、多目标遗传算法优化

包括如下步骤：

步骤A、对步骤（5）拓扑优化后的偏振片轮可变的尺寸进行设定；

步骤B、将参数化了的偏振片轮进行形状优化，设定输入参数、目标函数和边界条件；

步骤C、进行多目标遗传算法优化。

2.根据权利要求1所述的结构优化的偏振片轮的设计方法，其特征在于：相邻两个偏振片容纳单元柱形承载部相交。

3.根据权利要求1所述的结构优化的偏振片轮的设计方法，其特征在于：包括6个偏振片容纳单元，其中，第一个偏振片容纳单元与最后一个偏振片容纳单元之间不接触。

4.根据权利要求1所述的结构优化的偏振片轮的设计方法，其特征在于：步骤（6）所述偏振片轮可变的尺寸为镜室壁厚、轮子筋宽和轮毂厚度。