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热变形仿真与光机结构优化

📚 共计 30 章节
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第1章
热变形仿真概述
热变形在光机系统中的应用背景、热弹性力学基础、热变形对光学性能的影响。
背景热弹性光学性能
第2章
有限元分析基础
有限元法基本原理、单元类型与网格划分、边界条件与载荷施加。
FEM网格边界条件
第3章
热分析理论
热传导、热对流与热辐射、稳态热分析与瞬态热分析、热源建模。
热传导稳态/瞬态热源
第4章
热-结构耦合分析
顺序耦合与直接耦合、热应变与热应力计算、耦合场单元选择。
耦合热应力单元
第5章
光机结构材料特性
常用光学材料（玻璃、微晶玻璃、碳化硅）、结构材料（殷钢、钛合金、铝合金）、材料热物性参数获取。
光学材料殷钢热物性
第6章
ANSYS Workbench热变形仿真
几何建模与导入、材料属性定义、网格划分策略、热载荷施加、求解设置与后处理。
Workbench网格后处理
第7章
Abaqus热变形仿真
热分析步设置、热-力耦合分析、接触与绑定约束、结果提取与可视化。
Abaqus耦合接触
第8章
光学仿真接口
Zemax与热变形数据接口、Code V与有限元数据交换、STOP分析流程。
ZemaxCode VSTOP
第9章
热变形数据映射
节点位移插值方法、刚体位移分离、Zernike多项式拟合。
插值刚体位移Zernike
第10章
光学表面形变分析
面形误差评价指标（PV、RMS）、泽尼克系数与像差关联、热致波前畸变。
PV/RMS泽尼克波前
第11章
光机系统热稳定性设计
无热化设计原理、材料匹配与补偿、主动热控与被动热控。
无热化材料匹配热控
第12章
支撑结构优化
三点支撑、多点支撑与柔性支撑、运动学支撑设计、Bipod与Hexapod结构。
支撑BipodHexapod
第13章
拓扑优化基础
拓扑优化概念、变密度法、优化目标与约束、制造约束。
拓扑优化变密度制造约束
第14章
光机结构尺寸优化
参数化建模、灵敏度分析、响应面优化、多目标优化。
参数化灵敏度响应面
第15章
形状优化与形貌优化
形状优化方法、形貌优化在加强筋设计中的应用、优化算法选择。
形状优化加强筋算法
第16章
多学科优化（MDO）
光-机-热集成优化框架、协同优化算法、近似模型与代理模型。
MDO协同优化代理模型
第17章
热变形实验验证
数字图像相关法（DIC）、干涉测量法、热真空试验、仿真与实验对标。
DIC干涉热真空
第18章
空间光学遥感器热设计
轨道热环境分析、多层隔热组件、热管与散热面设计。
轨道热MLI热管
第19章
激光系统热管理
高功率激光热效应、热透镜效应补偿、主动冷却结构设计。
热透镜主动冷却补偿
第20章
精密光学平台热稳定性
低膨胀材料应用、恒温控制策略、隔振与热隔离。
低膨胀恒温隔振
第21章
反射镜热变形分析
反射镜轻量化设计、背部开孔结构、热变形补偿技术。
轻量化开孔补偿
第22章
透镜组热分析
透镜热应力、胶合透镜热匹配、镜筒热变形对偏心影响。
热应力胶合偏心
第23章
光机系统装配热影响
装配应力释放、热循环对装调影响、预紧力设计。
装配热循环预紧力
第24章
瞬态热分析在光机中的应用
太阳照射瞬态、姿态机动热冲击、热平衡时间评估。
瞬态热冲击热平衡
第25章
热辐射分析
辐射视角系数、蒙特卡洛法、热控涂层特性、轨道外热流计算。
辐射蒙特卡洛外热流
第26章
热变形仿真软件二次开发
APDL脚本编写、Python自动化流程、Workbench脚本录制。
APDLPython脚本
第27章
光机热集成分析平台搭建
多软件协同流程、数据传递自动化、数据库管理。
集成自动化数据库
第28章
典型光机系统案例分析（一）
空间望远镜热变形仿真与优化。
望远镜案例优化
第29章
典型光机系统案例分析（二）
高功率激光聚焦系统热管理设计。
激光聚焦热管理
第30章
课程总结与前沿趋势
增材制造在光机结构中的应用、数字孪生、AI辅助优化。
增材制造数字孪生AI