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大口径反射镜水平集拓扑优化设计

李诚良 丁亚林 刘磊

李诚良, 丁亚林, 刘磊. 大口径反射镜水平集拓扑优化设计[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(9): 918001-0918001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0918001
引用本文: 李诚良, 丁亚林, 刘磊. 大口径反射镜水平集拓扑优化设计[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(9): 918001-0918001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0918001
Li Chengliang, Ding Yalin, Liu Lei. Level set topology optimization design of large-aperture mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(9): 918001-0918001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0918001
Citation: Li Chengliang, Ding Yalin, Liu Lei. Level set topology optimization design of large-aperture mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(9): 918001-0918001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0918001

大口径反射镜水平集拓扑优化设计

doi: 10.3788/IRLA201847.0918001
基金项目: 

国家重点研发计划(2016YFB0500301,2016YFB0500302,2016YFB0500303,2016YFB0500304,2016YFB0500300)

详细信息
    作者简介:

    李诚良(1989-),男,助理研究员,博士生,主要从事光机结构优化设计方面的研究。Email:budhit@qq.com

  • 中图分类号: V11

Level set topology optimization design of large-aperture mirror

  • 摘要: 为了设计适用于空间望远镜的具有质量轻、刚度高、高面形精度特点的大尺寸反射镜,提出了基于水平集方法的反射镜拓扑优化设计方法。首先,在口径1 m反射镜镜体初始结构模型的基础上建立有限元模型,基于SIGFIT采用DRESP2建立面形RMS的目标响应函数,将镜面面形精度直接作为目标函数,在重量约束条件下,基于变密度算法与水平集拓扑方法分别进行优化设计,并基于OSSmooth功能对设计结果分离阈值进行研究。通过对优化模型分离阈值进行分析,得到最优化的输出结构模型。采用水平集方法的拓扑优化设计方法的中间密度单元格数目远小于变密度方法,输出结构边界连接性更好。优化模型面形RMS值小于/50(=632.8 nm),满足设计指标。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-13
  • 修回日期:  2018-05-21
  • 刊出日期:  2018-09-25

大口径反射镜水平集拓扑优化设计

doi: 10.3788/IRLA201847.0918001
    作者简介:

    李诚良(1989-),男,助理研究员,博士生,主要从事光机结构优化设计方面的研究。Email:budhit@qq.com

基金项目:

国家重点研发计划(2016YFB0500301,2016YFB0500302,2016YFB0500303,2016YFB0500304,2016YFB0500300)

  • 中图分类号: V11

摘要: 为了设计适用于空间望远镜的具有质量轻、刚度高、高面形精度特点的大尺寸反射镜,提出了基于水平集方法的反射镜拓扑优化设计方法。首先,在口径1 m反射镜镜体初始结构模型的基础上建立有限元模型,基于SIGFIT采用DRESP2建立面形RMS的目标响应函数,将镜面面形精度直接作为目标函数,在重量约束条件下,基于变密度算法与水平集拓扑方法分别进行优化设计,并基于OSSmooth功能对设计结果分离阈值进行研究。通过对优化模型分离阈值进行分析,得到最优化的输出结构模型。采用水平集方法的拓扑优化设计方法的中间密度单元格数目远小于变密度方法,输出结构边界连接性更好。优化模型面形RMS值小于/50(=632.8 nm),满足设计指标。

English Abstract

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