硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡（HXMT）有限元?jiǎng)恿Ψ治?pdf

1、硬X射線能段是天體物理的重要波段，由于具有較強(qiáng)的穿透能力，因而它可以攜帶輻射區(qū)的很多信息。通過對它的研究，人們可以獲得諸如輻射區(qū)大小、輻射機(jī)制、空間分布等方面的信息。硬X射能區(qū)的天文觀測一方面可以研究一系列的天體目標(biāo)或超新星和新星的爆發(fā)、核合成等現(xiàn)象，另一方面也可以研究一系列的相互作用的過程：熱韌致輻射、同步輻射等。硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡HXMT正是推進(jìn)人類對天體高能輻射過程的認(rèn)識重要工具。它能完成下述科學(xué)任務(wù)：(1)完成硬X射線巡天觀測，

2、描繪硬X射線天圖；(2)對感興趣天區(qū)作深度的成像觀測；(3)對特殊的天體作高靈敏度連續(xù)觀測，得到其輻射的能譜和時(shí)間變化。(4)對銀道面作周期性掃描觀測。 硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡HXMT整體結(jié)構(gòu)及其各工作單元的強(qiáng)度和剛度是否能承受發(fā)射狀態(tài)的力學(xué)環(huán)境，這是對硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡HXMT進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須解決的問題。對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行計(jì)算機(jī)有限元?jiǎng)恿Ψ治?，模擬其發(fā)射狀態(tài)下的力學(xué)環(huán)境從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行論證，這正是本課題目的所在。

3、利用現(xiàn)有有限元程序ANSYS和I-DEAS，本文對硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡HXMT的重要部件——準(zhǔn)直器單體及其硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡HXMT整體在發(fā)射時(shí)的力學(xué)環(huán)境進(jìn)行有限元分析。對準(zhǔn)直器單體有限元分析時(shí)，采用了細(xì)致的有限元網(wǎng)格來描述處于發(fā)射狀態(tài)下，準(zhǔn)直器單體各結(jié)構(gòu)組成部分的變形情況和應(yīng)力分布。對硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡HXMT整體進(jìn)行有限元分析時(shí)，對于該大型結(jié)構(gòu)，利用結(jié)構(gòu)的特殊性，采用了子結(jié)構(gòu)建模方法和靜聚縮(Guyan縮減)法來縮減整體計(jì)算模型的自由

4、度數(shù)。這些分析方法的采用，在有限的計(jì)算機(jī)資源條件下，考慮了更多的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，使得對整體結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果具有更高的可靠性。 準(zhǔn)直器單體有限元計(jì)算表明：現(xiàn)行設(shè)計(jì)方案在準(zhǔn)直器單體承受正弦激勵(lì)狀態(tài)下符合設(shè)計(jì)要求；但在準(zhǔn)直器單體承受沖擊激勵(lì)或隨機(jī)激勵(lì)載荷下，現(xiàn)行設(shè)計(jì)方案不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡HXMT整體有限元分析結(jié)果表明：采用螺栓固定的安裝方式，硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡HXMT在正弦激勵(lì)狀態(tài)下滿足設(shè)計(jì)要求。 對于現(xiàn)行