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弹性薄膜液体透镜的优化设计及面形分析被引量：5: 2013年; 为使弹性薄膜液体透镜的光学薄膜变形后面形满足光学系统对球面面形的设计要求,采用固体各向同性惩罚微结构拓扑优化模型和移动渐近算法优化算法,对液体透镜的弹性体支撑区域进行了拓扑优化,得到了满足收敛条件的拓扑构型。根据拓扑优化结果,对关键结构尺寸进行了形状优化。综合考虑加工制造等因素,设计了易于加工制造的光学透明弹性薄膜液体透镜。对光学薄膜进行了面形精度分析,计算了不同口径下的面形误差峰谷(PV)值和方均根(RMS)值。数值结果表明,光学薄膜变形面形在弦高为0.5mm,光学薄膜口径分别为100%、95%、90%时,优化结构面形误差PV值分别是初始结构面形误差PV值的5.7%、11.9%、2.5%,RMS值分别是初始结构RMS值的11.2%、21.9%、45.4%。用36项Zernike多项式对变形光学薄膜进行拟合,结果表明,优化结构的Zernike系数第4、第9、第16、第25项比初始结构明显降低。; 刘永明谢军李湘勤刘震宇; 关键词：光学设计拓扑优化 ZERNIKE多项式面形精度

基于有限元法的面形反演模型被引量：4: 2014年; 为利用有限元法和面形检测结果反演出光学元件的面形,对面形检测结果进行分解,并对旋转平均法面形检测原理进行分析,讨论采用忽略光学元件自身面形的理想几何模型对其旋转非对称项面形误差进行有限元计算的理论可行性.在此基础上提出了基于有限元法反演光学元件面形的反演模型.以三点球支撑6inch平面镜为例,建立接触有限元模型计算旋转非对称项面形误差,对比了数值法和N步旋转平均法所获得的镜面旋转非对称项面形误差,结果显示,二者的旋转非对称项面形均方根值为分别为2.944nm和2.762nm,两种方法获得的面形相减结果分别为二者的6.31%和6.73%.最后对比了面形反演的面形结果与N步旋转平均法所获得的面形检测结果,结果显示,二者的面形均方根值分别为3.535nm和3.351nm,两种方法获得的面形相减结果分别为二者的11.67%和11.06%.证明提出的反演模型准确可靠.; 刘永明谢军田伟隋永新刘震宇; 关键词：反演模型 ZERNIKE多项式

悬臂梁式测力传感器结构的拓扑优化设计被引量：3: 2014年; 对二维悬臂梁结构进行初始数值分析,确定贴片布置方式。根据力传感器的设计要求,如贴片区域的应力集中、刚度和重量等,基于常用的SIMP拓扑优化方法,建立拓扑优化模型。结合敏度过滤、密度过滤方法和优化模型参数的连续化方法,使优化的结构收敛到一个细结构较少的拓扑构形。采用MMA优化算法对优化模型进行求解,实现对悬臂梁式测力传感器结构的拓扑优化设计。最终优化结果显示,经拓扑优化得到一个应变在贴片区域集中的优化结构,并达到四个贴片区域的应变量一致。; 李湘勤刘永明谢军刘震宇; 关键词：传感器拓扑优化滤波连续法

热力耦合作用下支撑平台的拓扑优化被引量：4: 2014年; 在光电经纬仪支架结构优化设计中,为了减少支撑平台变形对被支撑对象工作性能的影响,引入连续体拓扑优化技术进行结构设计。对支撑平台结构进行优化设计,使得受载荷时支撑平面的变形量减少。根据两种支撑平台的结构形式及可能工作的环境,建立位移最小热力耦合拓扑优化数学模型。应用材料属性有理近似模型(Rational approximation of material properties,RAMP)对弹性模量及热应力进行插值,并推导目标函数对设计变量的敏度,用Matlab编程,在Comsol脚本环境下对支撑平台结构在三种工况下分别进行拓扑优化设计。对比经验设计结构与拓扑优化设计的结构支撑平面的变形值,结果显示经优化后的结构支撑平面变形明显得到改善,证明了方法的正确性,为支撑平台结构设计提供可靠的理论基础。; 李湘勤谢军刘永明刘震宇; 关键词：拓扑优化热力耦合多工况

考虑接触边界条件的经纬仪主镜面形误差分析被引量：3: 2014年; 为了精确分析经纬仪主镜的面形均方根,对主镜支撑连接球绞的仿真方法进行研究.建立了主镜支撑系统的有限元模型,对比了刚性连接、约束节点自由度和接触边界条件三种球绞的仿真方法.采用接触边界条件方法仿真得到的主镜面形均方根值为16.37nm,应用干涉仪检测得到主镜在径向支撑状态下的面形均方根值为17.53nm,仿真结果与实验结果的偏差为6.62%.实验结果显示三种方法中,接触边界条件法能较准确地获得主镜面形均方根值,用此方法对主镜径向支撑结构进行了参数化分析,获得径向支撑位置、长度和宽度对主镜面形的影响规律,可以为主镜面形的精确分析及主镜支撑结构设计提供参考.; 谢军曹立华韩光宇乔健刘永明刘震宇; 关键词：经纬仪仿真主镜面形误差参数化

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刘永明