FAST背架结构选型及优化研究

摘要

为促进天文学进一步发展，提高我国的深空探测能力，积极参与国际竞争与合作，我国将在贵州建造世界上最大的射电天文望远镜—500m口径巨型射电天文望远镜FAST(Five-hundred-meterApertureSphericalradioTelescope)，并于1994年开始了预研工作，其创新点之一为采用主动反射面，工作时300m口径范围内的球面实时地拟合成抛物面。
　　对于如此巨型望远镜，其反射面支承系统的研究无疑是该项目能否顺利实施的关键因素之一。目前，张拉索网整体方案已经被确定为FAST反射面支承结构的实施方案。作为主索网与面板之间的过渡环节，背架结构是张拉索网反射面支承系统中的一个重要组成部分，其性能直接影响到整个系统的精度和造价。因此，必须对背架结构展开全面和详细的研究，选取最优的结构方案。本文对背架结构进行了详细的分析并提出了建造方案。
　　本文首先结合FAST对反射面的高精度要求（法向位移偏差均方根小于2mm），提出了FAST反射面背架结构保形设计方法，并且选取了两种结构做了保形与非保形设计的比较。
　　其次，本文对FAST反射面背架结构进行了选型及优化研究，提出了空间网格结构（单层网格结构、双层网格结构和局部双层网格结构）、弦支结构（单层弦支结构和局部双层网格弦支结构）、混合结构等多种背架结构可能的结构形式，并对每种结构形式进行了详细的参数分析，得到了其各项性能指标随不同参数的变化规律，提出了几种较优的结构形式，为今后的背架结构试验和设计提供了详细的资料。
　　最后，对背架结构全尺寸模型试验进行了初步设计，其主要内容包括背架结构试验台、背架结构、特殊节点等，为实际背架结构的设计提供了参考依据。

目录

FAST背架结构选型及优化研究

OVERALL DESIGN ANDOPTIMIZATION OF FASTBACK-STRUCTURE

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 FAST反射面支承结构整体方案

1.2.1 离散式整体方案

1.2.2 张拉索网整体方案

1.2.3 主索网网格划分方式

1.3 FAST反射面背架结构

1.3.1 分离式背架结构方案

1.3.2 主次索网一体化柔性背架结构方案

1.3.3 背架结构研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 FAST背架结构保形设计

2.1 FAST背架结构与传统望远镜背架结构区别

2.2 FAST保形设计

2.3 FAST背架结构保形设计与非保形设计比较

2.3.1 双层网格结构比较

2.3.2 单层弦支结构比较

2.4 本章小结

第3章 FAST背架结构优化设计

3.1 背架结构方案简介

3.2 背架结构荷载取值及约束方案

3.3 空间网格结构

3.3.1 单层网格结构

3.3.2 双层网格结构

3.3.3 局部双层网格结构

3.4 弦支结构

3.4.1 单层弦支结构

3.4.2 局部双层弦支结构

3.5 混合结构

3.6 本章小结

第4章 FAST背架结构全尺寸模型试验初步设计

4.1 FAST背架结构全尺寸模型试验简介

4.2 FAST背架结构全尺寸模型设计

4.2.1 背架结构试验台

4.2.2 局部双层网格结构

4.2.3 双层网格结构

4.2.4 测点布置

4.3 节点设计

4.3.1 主索节点

4.3.2 面板与背架结构连接节点

4.4 本章小结

结论

参考文献

附录

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致谢