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光机结构有限元建模与载荷校核

📚 共计 30 章节
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第01章
光机结构有限元分析概述
什么是有限元分析、光机结构分析的特点、常见应用场景（如镜头热变形、反射镜支撑分析）。
概述应用场景
第02章
有限元分析基础理论
弹性力学基本方程、虚功原理、最小势能原理、有限元求解流程。
理论弹性力学
第03章
材料力学基础
应力与应变、胡克定律、泊松比、屈服强度、常用光机材料（铝合金、殷钢、微晶玻璃）的力学性能。
材料力学性能
第04章
几何建模与简化
三维模型导入、几何清理、特征简化（倒角、螺纹孔）、中面抽取、对称模型处理。
几何简化
第05章
网格划分基础
单元类型（四面体、六面体、壳单元）、网格质量评价（长宽比、雅可比、扭曲度）、全局与局部网格控制。
网格单元
第06章
网格划分进阶
六面体网格划分策略、接触区域网格细化、边界层网格、网格无关性验证。
进阶六面体
第07章
边界条件与载荷
固定约束、位移约束、远端力、压力、重力、热载荷、螺栓预紧力模拟。
边界载荷
第08章
接触与连接
绑定接触、无摩擦接触、摩擦接触、螺栓连接模拟、胶粘连接模拟。
接触连接
第09章
线性静力分析
求解设置、结果查看（应力、位移、应变）、应力集中判断、安全系数评估。
静力安全系数
第10章
模态分析
模态分析原理、固有频率与振型、有效质量参与系数、避免共振的设计准则。
模态共振
第11章
热-结构耦合分析
温度场计算、热膨胀系数、热应力分析、光机结构热稳定性评估。
热耦合热应力
第12章
屈曲分析
线性屈曲与非线性屈曲、临界载荷计算、薄壁结构稳定性、光机结构中的屈曲案例。
屈曲稳定性
第13章
随机振动与疲劳分析
功率谱密度（PSD）加载、随机响应计算、S-N曲线、疲劳寿命预测。
随机振动疲劳
第14章
优化设计基础
拓扑优化、尺寸优化、形状优化、光机结构轻量化设计案例。
优化轻量化
第15章
参数化分析与脚本
Workbench参数化设置、APDL命令流基础、Python脚本自动化分析流程。
参数化脚本
第16章
光学性能与结构响应的关联
Zernike多项式拟合变形面形、刚体位移与面形误差分离、光学公差分配。
光学面形
第17章
反射镜支撑结构分析
三点支撑、六点支撑、柔性支撑设计、重力卸载分析。
反射镜支撑
第18章
镜头组件分析
镜片压圈预紧力分析、镜片热应力分析、胶粘层失效评估。
镜头胶粘
第19章
光机结构装配体分析
螺栓连接预紧力分析、装配体模态分析、接触非线性分析。
装配体非线性
第20章
精密转台与轴承分析
轴承刚度等效、转台模态分析、轴系热漂移分析。
转台轴承
第21章
光机结构动力学测试验证
模态测试原理、锤击法测试、频响函数（FRF）分析、仿真与测试对标。
测试对标
第22章
有限元分析误差来源
网格离散误差、边界条件简化误差、材料参数不确定性、模型验证方法。
误差验证
第23章
常用有限元软件介绍
ANSYS Workbench、Abaqus、COMSOL、OptiStruct在光机领域的应用对比。
软件对比
第24章
ANSYS Workbench操作实战（一）
几何导入与设置、材料定义、网格划分、静力分析完整流程。
实战Workbench
第25章
ANSYS Workbench操作实战（二）
模态分析设置、结果提取、振型动画导出。
模态振型
第26章
ANSYS Workbench操作实战（三）
热-结构耦合分析流程、温度场导入、热应力计算。
热耦合实战
第27章
ANSYS Workbench操作实战（四）
随机振动分析设置、PSD加载、1σ应力结果解读。
随机振动PSD
第28章
光机结构分析报告撰写
分析目标、模型简化说明、边界条件设定、结果解读、结论与建议。
报告规范
第29章
光机结构有限元分析案例（一）
空间相机反射镜组件静力与模态分析。
案例反射镜
第30章
光机结构有限元分析案例（二）
机载光电吊舱镜头组件热-结构耦合分析。
案例吊舱