简介 Ly\$?3h bslv_OxJ 此篇文章为本系列的第 3 部分,我们将介绍如何把光机械
结构模型从 OpticsBuilder 导出到 Ansys SpaceClaim。然后,我们将演示如何在 Ansys Mechanical 中为有限元分析 (Finite Element Analysis) 准备模型,并分析生成的 FEA 结果。
(联系我们获取文章附件) &Z5$
5,[ (o{-1Dg) 在 Ansys Mechanical 中为 FEA 做准备 3mZX@h@ <"/Y`/ 在 OpticsBuilder 中完成光机械结构设计后,现在可以将完整的立方体卫星模型导入 Ansys
软件,为有限元分析做准备。首先,将几何结构以 STEP 文件格式从 Creo 导出到 3D 建模软件 Ansys SpaceClaim。在 SpaceClaim 中,为了降低复杂性,简化了模型的几何形状。
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SD 在降低模型几何结构的复杂性后,将设计引入 Ansys Mechanical,为有限元分析做准备。
a@zKi; nG$*[7<0u 对于结构分析,只需使用组件的核心部分。为了简化分析模型,移除了立方体卫星的侧板和弹簧螺栓等小部件。结果如下图所示:
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图 1:Ansys Mechanical 中的简化模型
4r-jpVN~ 5JDqSz{ 在 Ansys Mechanical 中按照以下设置来为设计定义
材料:
2Y&z}4'j · 两个反射镜均由低 CTE 铝基板 (Al-MS40Si)2 制成
oScHmGFv · 主框架由碳纤维增强的聚合物制成
]1%H.pF · 计量杆由殷钢制成
B+ GPTQSTb · 图像
传感器假设是由 PCB 板制成
\,[Qg#W$u >Fz_]z 请注意,这些材料的选择只是作为案例演示,而不基于任何实际指标的考虑。
?AyG!F W!I"rdo;V 下图展示了这些材料在设计中的装配位置:
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图 2:Ansys材料定义
s>~!r.GC b.h~QyI/W 设置机械连接方式和生成网格 wlC_rRj~ aC X](sN 指定材料以后,就可以在模型中设定连接方式。每个反射镜通过弹簧螺栓和固定挡块的组合来安装固定。弹簧螺栓会挤压反射镜使其与另一侧的固定挡块保持接触。每个反射镜使用 3 个这样的设置来限制 3 个维度的移动。这种方式由 Ansys Mechanical 中的 3 个 “No Separation” 连接表示,而不需要对弹簧螺栓单独建模。
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图 3:“No Separation” 连接
}0?642 =- =]\,I' 反射镜固定装置与四个殷钢计量杆相连。殷钢计量杆固定在结构两端的立方体卫星框架中,并允许装置滑动:
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图 4:殷钢杆
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q:>g 框架本身通过粘合连接:
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图5:粘合连接
@8|- C 9Q^>.^~^ 在定义机械连接方式后,现在可以稍微调整 Ansys 创建的网格,以满足我们的
仿真需求,因为默认网格设置可能在某些区域的质量不佳,我们需要对其进行适应调整。调整两个反射镜的网格尺寸,使每个像面至少达到 10000 个节点。这样才能在 OpticStudio STAR 模块中获得良好的拟合质量。下图展示了用于光机结构和反射镜的最终网格。
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