500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)反射面支承于索网结构上,通过促动器控制下拉索实现反射面的主动变位。在大天顶角工况和换源过程中,索网强度和疲劳尚待进一步研究。该文根据监测数据修正索网分析模型,利用修正后的模型对大天顶角主动变位工况的结构响应进行分析;提出修正焦比和安全变位策略,以改善大天顶角工况下的结构超限情况;研究了大小天顶角转换的换源过程中结构响应变化规律。结果表明:大天顶角工况下总过渡区始终为最外圈150根下拉索,该范围不受温度影响;调整后的新焦比可明显减少面索超限工况数;安全变位策略可在保证面型精度的前提下,确保面索索力和应力幅不超限;大天顶角至大天顶角的换源工况为换源最不利工况。
500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)反射面支承于索网结构上,反射面主动变位依靠促动器调节下拉索长度实现。促动器的协同联动控制是一个多自由度复杂耦合的系统。该文开发了FAST索网运行准实时评估系统,系统根据FAST的工作特点,基于力学仿真技术,采用MATLAB和ANSYS联合开发;包含模型处理模块、预运行分析模块和准实时跟踪分析模块,可对索网运行过程中的面索应力、面索应力幅、下拉索索力和节点径向位移偏差等进行计算分析及监测预警。通过在FAST实际运行工况中的应用,验证了系统的有效性,结果表明:该系统可简化操作分析流程,提高分析效率,降低促动器发生故障时结构的安全风险,确保FAST索网的安全运行。
该文介绍了500m口径球面射电望远镜(fivehundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)反射面单元的组成和工作原理。对三角形单元的滑动故障和结构损伤原因进行了力学建模与分析,提出了免于故障和损伤的改进建议,包括3种自适应连接机构的新型布局、反射面单元故障判断方法和自适应连接机构设计改进等。该文力学模型可以帮助望远镜维护人员分析三角形反射面单元故障和损伤的主要原因,预测故障发生模式和可能发生故障的危险单元分布位置,从而有针对性地进行改进。该文有助于望远镜维护人员在日常巡检中通过目测手段,及时发现反射面单元的异常现象,防止问题继续恶化,有利于未来设备维护和更换。
500m口径射电望远镜(Five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)采用柔性索网+刚性面板的设计方案,变位观测过程中索网呈柔性,而面板单元则呈刚性,这就需要在面板和索网节点之间设计自适应连接机构,以避免面板在单元变位过程中受附加应力的影响。因应FAST的技术需求,主要完成了以下工作:进行自适应连接机构的自由度设计及机械设计,建立包含连接机构的FAST反射面整体有限元模型,并通过与理论分析结果的对比,验证了有限元模型的准确性;应用建立的有限元模型,计算索网在变位过程中自适应连接机构的运动范围,为FAST工程提供了必要的设计参数。
500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)的馈源支撑系统是一个跨度巨大的柔索牵引并联机构,馈源舱由6根并联的钢索悬挂于空中,并随着6根钢索的同步收放在反射面上方大范围内缓慢运动。为研究到达服役年限后FAST馈源支撑钢索及舱索连接锚具的剩余承载力,该文对达到5年设计使用年限后的FAST馈源支撑钢索及舱索连接锚具进行了破断拉伸强度、拉伸疲劳试验。结果表明:在运行5年后,馈源支撑钢索及舱索连接锚具仍有足够的剩余承载力继续服役。该研究为今后馈源支撑钢索在适当的监测手段辅助下增加服役时间提供了试验依据。
