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3-59 异常环境下激光器平台力学行为赵晓平 何铁宁 刘建波激光仪器是高精密度的设备,而作为激光仪器的平台即激光器平台则需要更高的稳定性,来保证在各种异常环境下使激光光路能达到设计时的各项技术要求。而异常环境又包括各种各样的情况,如:风载、地震载荷等。但在实际条件下,更加关心地震载荷的作用,因为在激光器平台的设计时,必须考虑在发生允许的地震级别时,激光器平台具有良好的抗震性,可以较好地保护平台上的激光仪器,并使之能正常运行。对激光器平台的设计,主要是分析在地震载荷作用下,平台本身的动力响应,如:位移、应力、速度与加速度的响应等,并为平台的优化设计提供参考数据。 对激光器平台的分析主要包括两部分,第一,为了比较相同的地震载荷对不同截面形状激光器平台(但激光器平台的材料相同)的影响,分析了两种比较典型的结构形状,第一种是截面为矩形的平台;第二种是截面为梯形的平台,并且两种截面形状的平台具有的相同的边界条件,均为在地面上的点有垂直于地面方向的加速度激励;第二,为了比较不同材料的激光器平台(但激光器平台的截面形状相同)的抗震性能,对两种截面形状的激光器平台分别考虑了两种不同材料,并进行了相应的分析计算与比较。 利用 MSC/PATRAN和MSC/NASTRAN,采用六面体实体单元建立两种截面形状的激光器平台的有限元分析模型,载荷为曾经记录到的地震时地面加速度曲线,时间均为3s,选择与激光器平台表面垂直的方向作为地震表面的运动方向,分别分析了八种工况的激光器平台的地震响应,并得到了其相应的位移、压力、速度与加速度场。通过对不同工况的位移、压力、速度与加速度场进行比较,可以得出以下结论:第一,激光器平台截面形状对其抗震性能有一定的影响,针对考虑的两种截面形状,并从抗震性能与加工成本等多方面权衡,选择矩形截面形状较好。第二,对于相同截面形状的激光器平台而言,从对材料的选择角度出发,选择 45#钢比选择铸铁更好。第三,虽然选用的加速度曲线不是本地实测的地面加速度曲线,但它显示了某些地震的标准特性,因而用其作为分析载荷,其计算结果也反映了地震响应的标准特征。 |