完全可操纵的射电望远镜通常是由一个主反射器和框架结构,副反射器及其支撑结构,俯仰装置,和方位。射电望远镜的整体模型图所示 2。 (1)

主反射器由一个铝蜂窝板和致动器。它连接到顶部的框架。反射器精度是保证通过改变致动器的长度。后面帧的主要功能是支持主反射器和保持其几何表面,在结构设计是至关重要的。通常,使用空间桁架系统框架。

如图 3,传统的框架结构主要由三种类型的棒,即圆周棒,径向杆和刚性网络成员。网络成员连接上下棒传输拉伸压力,和径向棒是通过网络连接成员并提供抗弯刚度。圆周棒的主要功能是限制径向杆的平面外变形。

预应力结构广泛应用于建筑工程。与non-prestressed结构相比,预应力结构更高效、经济、节能( 35- - - - - - 37]。由于预应力电缆可以增加刚度,当应用于整体张拉结构,它们通常用于空间可部署的天线( 38, 39]。以前的研究已经不习惯在完全可操纵的望远镜结构预应力电缆,但预应力电缆是一种有效的方法来减少结构的重量。因此,这项研究表明预应力电缆更换一些特定的抢劫。三个预应力电缆(图的布局方案 4)如下: (1)

方案1。抢在第一圈取而代之的是预应力电缆

刚性杆和圆周电缆组合创新的预应力框架结构体系。确定初始预应力首次应用于低圆周电缆,和中间的刚性网络成员用于支持上反射器棒。预应力电缆可以提高望远镜的应力分布在正常操作和减少反射器的不均匀变形,这样可以有效地发挥每个杆的性能。同时,预应力索的内力总是紧张工作,从而避免不稳定的问题。进一步,利用预应力电缆可以显著降低整个钢铁消费和成本。

从施工到正常操作,后面的框架结构的应力状态可分为三个阶段:零状态,预应力状态和加载状态。抢劫的零状态指的是初始状态和电缆前安装。结构的预应力状态是状态是张拉后安装电缆。外部负载包括结构重量,反射器面板重量,风荷载。加载状态下结构变形后的平衡态外部载荷的作用。

当研究框架结构的应力状态,三个测试条件, P₁, P₂, P₃,选择重量根据俯仰角度5°,30°、60°。此外,三个测试条件 W₁, W₂, W₃选择根据风的风荷载角0°、90°、180°。负载情况下组合如表所示 1。

射电望远镜结构的一种特殊形式,形状系数的风荷载规范中。很难应用结构的风荷载。因此,风洞实验被用来研究射电望远镜上的风压分布反射器。

准确地再现大气边界层流动特性是必要的,更可靠的实验结果。被动仿真技术被用来模拟大气边界和楔形,挡板,和粗糙的元素被用来模拟地形B,如图 5。

望远镜的比例模型图所示 6。根据相似理论, (1) n 米 l 米 U 米 = n p l p U p , 在哪里 n是频率, l几何尺寸, U风速, 米表示模型, p表示的原型。

阻塞比的限制, l _p/ l _米= 110:550毫米= 1:200。 n _p/ n _米= 600 Hz, 150 Hz = 4: 1。 U _p/ U _米= 56 m / s: 14米/秒= 1:50。91压力测量分被安排在两个模型的凸,凹的表面。DSM3400压力测量系统。

在实验之前,应该首先检查模型的气密性,然后模型14米/秒的风速5°的俯仰运动和风力0°角测试,以保证连接的可靠性和测量。随后,实验和测量在每个遵循螺距角和风向角。

收集到的风压无量纲处理根据以下方程: (2) C p 我 t = P 我 t − P ∞ P 0 − P ∞ , 在哪里 P 我 t 是风在测点压力吗 我和 P 0 和 P ∞ 平均总压和平均静压,分别。风压力指向反射器是正的,反之亦然。

图 6显示了在不同的测试条件下平均风压等值线。当螺旋角5°和风向角为0°,反射器完全受到积极的压力。当风角为90°,负压开始出现,通过风吸力。当风角为180°,反射器完全受到负面压力。平均风压等值线30°、60°的螺距角密度比那些在5°的螺旋角。具体来说,边缘地区的风压力梯度变化明显,而中部风压变化平缓。

轻易获得适用的风荷载,根据对称规则和风力压力等值线,中心的反射分为沿周向和径向方向。在图所示的分区 7(一),风荷载的形状系数如图根据以下方程 7 (b)。 (3) μ 年代 我 = C ¯ p 我 Z r Z 我 2 α , 在哪里 C ¯ p 我 统计学处理(平均) C p 我 ; α 粗糙度指数为0.15; Z 我 测点的高度吗 我;和 Z r 是参考点的高度。

GA由染色体编码、初始种群函数,一个适应度函数,个人交叉,个人复制、个体变异,罚函数,和其他元素。基本流程如图 8。

优化变量的框架结构是抢劫和电缆的截面。有16个候选人rob横截面(表 2)和16个候选人预应力电缆截面与相应的预应力(表 3)。这些都是离散变量,所以采用离散二进制编码方法。

有成千上万的抢劫和电缆的巨型射电望远镜框架结构,但仍有数百人即使有效的分类,并且每个对应于20多个可能的横截面。因此,许多变量导致横截面的优化非常困难。当使用标准GA优化框架结构,有很多优化变量,他们的数量是相同的数量级随着人口数量。这导致了不同初始种群小,不够的。进一步,个体交叉、复制和变异,有一个小子女和父母之间的区别。它导致近亲繁殖和局部最小值的问题。因此,为了避免这些,应适当改进传统遗传算法( 40, 41]: (1)

汉明距离用于控制个体差异和限制个人的快速繁殖。在生成初始种群时,严格要求每一个新生成的个体必须与之前的相比。如果新生成的个体之间的汉明距离(后代)和先前生成的个体(父母)小于某一预设值,个人被遗弃和生成一个新的个体。重复此过程,直到整个人口普查的初步建立。

在实践中,抛物面反射器不能完全匹配原始的抛物面反射器,还有一些明显的错误影响射电望远镜的性能。有许多原因抛物面反射器和设计之间的区别。这些原因包括反射器面板的制造和安装误差和变形引起的各种负载,如结构重量,风荷载,积极的和消极的温度差异在操作期间。其中的一些错误是随机错误无法优化。这些错误包括反射器面板的制造和安装错误。本研究的重点是优化的不均匀变形反射器面板是由各种载荷引起的。均方根(RMS)的光程差一半是反射器的最重要的指数评价精度。这可以由以下公式计算: (4) RMS = ∑ Δ n 我 2 N , 在哪里 Δ n 我 2 点的正常偏差吗 我。

假设一个新的抛物面,实际变形后反射器与假定的抛物面。假定的抛物面的相对位移 年代和轴旋转对最初设计的抛物面,和有一个轻微的改变焦距。有无限的抛物面。然而,只有一个最佳匹配的实际变形反射镜,这是最佳匹配抛物面(图 9(一个))。在这一点上,至少RMS。

此外,如图 9 (b),每个点的实际孔区域反射器是不平等的,因为反射器面板的面积不能完全相同。此外,每个点的孔区域的面积不等于面板点所属。相反,它等于投影点所属区域的面板。两个地区之间的差异必须考虑的计算。在本文中,方程( 4)修改为获得以下方程: (5) RMS = ∑ Δ n 我 2 × Δ 一个 我 一个 , 在哪里 Δ 一个 我 修改后的反射器面板和吗 一个是反射器的总面积。

反射器安装时,角是45°和RMS是0。评估反射器精度时,球场0°、90°的角度选择。每回框架结构的变形方案如图 10和 11。的准确性和重量比较如表所示 6。

螺旋角为0°指平面状态,和传统的最大变形方案是177毫米。三个新的预应力框架结构的变形方案不是不同,传统的计划,和最大变形略有减少到174毫米,174毫米和170毫米。在这种状态下,预应力框架结构可以减少结构变形在某种程度上,但减少并不大。

螺旋角为90°是指国家指向天空,和每个方案的最大变形约40毫米。传统的最小变形杆系统处于最里面的圆,从这个圈子,变形逐渐增加。回预应力框架结构方案的最小变形出现在中间部分,逐步增加两边的中间部分。变形状态的预应力框架结构显然是不同传统的杆系统。具体来说,变形小于传统的计划。因此,引入预应力电缆可以改变结构的应力状态。增加结构刚度,变形减小。

传统的杆系统优化后,反射器精度RMS是0.198毫米,结构重量是1095吨。在三个新的预应力框架结构,最优反射器精度出现在方案3,达到0.161毫米的价值。精度提高了约20%与传统方案相比,重量也有所减少。

每个测试的负载条件 2.2应用于结构。负载相结合,然后检查结构强度根据规范。提取不同的测试条件下的最大应力比和云图(图的绘制 12)。四种强度的框架结构满足要求。

此外,110的地震反应孔径射电望远镜预应力框架结构在地震分析。历史分析方法用于计算的时间。相应的计算参数如表所示 7。根据规范,两个实际响应谱,由强震记录,一个人工模拟响应谱是历史选择的时间分析( 42]。最后选择的地震反应谱图所示 13。

频繁的地震结合静态条件表 1的部分系数和组合系数恒定负载更改为1.2×1.0,1.3×1.0的地震荷载,与风荷载是1.4×0.2。图 14显示了结构位移响应包络图和应力比云图三频繁的地震反应谱计算。在这些频繁的地震中,后面的框架结构的最大位移是92毫米,和整体位移很小。最大应力比为0.69,和大多数棒的压力很低。因此,安全程度高,结构和强度满足规范的要求。

图 15显示了三个方向随时间的变化曲线的最大位移点的框架结构在罕见的地震。从图可以看到,所有的时间历史曲线收敛。此外,表 8显示的百分比抢劫成为塑料在罕见的地震。只有少量的抢劫成为塑料、和结构基本上是处于弹性状态,满足抗震设防要求。