基于碳纤维复合材料的空间相机高比刚度主承力板优化设计

作     者：安源 贾学志 张雷 金光 AN Yuan;JIA Xue-zhi;ZHANG Lei;JIN Guang

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2013年第21卷第2期

页      面：416-422页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家863高技术研究发展计划资助项目(No.2010AA7020103) 

主　　题：空间光学相机 碳纤维复合材料 主承力板 金属预埋件 

摘      要：提出了复合材料和金属预埋件互嵌整体成型的设计方法。根据同轴三反光学系统中光学元件的空间布局和碳纤维复合材料的工艺特点和材料属性,设计了一种碳纤维基体与钛合金预埋件互为镶嵌的相机主承力板。首先,以碳纤维复合材料基体为核心,优化设计了基体的筋格形式和厚度,并对金属预埋件进行了布局和轻量化设计;然后,分析了碳纤维主承力板的模态和变形;最后,进行了振动环境试验,验证了设计及分析的准确性。检测和试验表明,纤维主承力板的最大外接圆直径为Φ870mm,厚度为130mm,质量为15.6kg,平均体密度仅为0.313g/cm3,主承力板一阶频率达到479.2Hz,满足了空间相机的高动态刚度、轻质量、高安装精度要求。