型輸出模擬值:邊緣主索索力模擬值和促動器載荷模擬值；
7)比較步驟2)中的邊緣主索索力和步驟6)中的邊緣主索索力模擬值，以及比較步驟
4)中的促進器載荷和步驟6)中的促進器油壓載荷模擬值；如果比對結(jié)果相符合，輸出力學模型；如果比對結(jié)果不相符合，形成比對數(shù)據(jù)，利用小模量逆迭代算法調(diào)整主索無應力長度。
[0020]其中，步驟I)中采用自動巡靶測量模式進行測量。
[0021]步驟5)中的有限元模型為利用有限元軟件ANSYS，建立FAST反射面支撐結(jié)構(gòu)的整體模型，索網(wǎng)采用LINKlO單元模擬，圈梁則采用BEAM188單元。有限元模型的基本構(gòu)成為:索網(wǎng)采用短程線網(wǎng)格劃分，主索之間通過節(jié)點斷開。整個索網(wǎng)共6670根主索、2225個主索節(jié)點，總重約為1300余噸，主索截面一共有16種規(guī)格，截面積介于280mm2?1319mm2之間。索網(wǎng)周邊固定在環(huán)梁上，環(huán)梁直徑約為500m，總重量約為5350噸。環(huán)梁寬度為11m。環(huán)梁由50個格構(gòu)柱支撐，格構(gòu)柱載面尺寸為4X5.5m。隨地勢起伏，格構(gòu)柱高度有較大差異，介于1m至50m之間。
[0022]本發(fā)明力望遠鏡反射面力學模型修正方法，主要通過施工過程的實際測量結(jié)果實現(xiàn)。主索節(jié)點坐標則可利用全站儀測得，采用自動巡靶測量模式，測量工作可以控制在半個小時以內(nèi)。邊緣主索索力則采用磁通量傳感器測取，其索力測量精度可以控制在3%，測量時間可以控制在2小時以內(nèi)。
[0023]本發(fā)明中，在風力較小的天氣情況下，大約凌晨2點到5點之間對上述參數(shù)進行聯(lián)測，即:步驟1)、2)、3)、4)的測量時間為凌晨2點到5點之間。該時間段內(nèi)溫度場最為穩(wěn)定和均勻，且沒有日照輻射效應，此時構(gòu)件溫度可以認為等同于環(huán)境溫度。索力、促動器載荷和行程位置及主索節(jié)點坐標的測量工作須同步進行。根據(jù)敏感性分析結(jié)果，溫度波動超過2度或不同位置溫度差異超過1.5度時，則應該停止測量工作。
[0024]步驟7)中的小模量迭代算法，具體為:
第一步:在有限元模型中，設(shè)定主動調(diào)控徑向索的彈性模量為虛擬小值，同時給下拉索施加已確定的徑向索初張力PJ和自重載荷；
第二步:計算平衡狀態(tài)時節(jié)點m偏離目標位置dl距離；
第三步:將偏離位移dl反向加于初始狀態(tài)來進行調(diào)整索網(wǎng)的初始計算位置，初始計算預應力不變，在預應力和結(jié)構(gòu)自重作用下經(jīng)過重新計算結(jié)構(gòu)再次處于平衡狀態(tài)時節(jié)點m偏離目標位置距離為d2，d2〈dl ；
第四步:重復第二步進行迭代，由于di越來越小，結(jié)構(gòu)最終能夠在滿足精度的范圍內(nèi)到達目標狀態(tài)；
第五步:將下拉索彈性模量按修改為其實際彈性模，至此模型修正工作結(jié)束。
[0025]小模量迭代算法的目標是使結(jié)構(gòu)在預應力作用下處于平衡狀態(tài)時節(jié)點位于目標位置，即主索節(jié)點的實測坐標位置。第一步，在有限元分析模型中，設(shè)定主動調(diào)控徑向索的彈性模量為虛擬小值，同時給下拉索施加已確定的徑向索初張力PJ和自重載荷；第二步，計算平衡狀態(tài)時節(jié)點m偏離目標位置dl距離；第三步，將偏離位移dl反向加于初始狀態(tài)(即調(diào)整索網(wǎng)的初始計算位置)，初始計算預應力不變，在預應力和結(jié)構(gòu)自重作用下經(jīng)過重新計算結(jié)構(gòu)再次處于平衡狀態(tài)時節(jié)點m偏離目標位置距離為d2，d2〈dl ;第四步，重復第二步進行迭代，由于di越來越小，結(jié)構(gòu)最終能夠在滿足精度的范圍內(nèi)到達目標狀態(tài)；第五步，將下拉索彈性模量按修改為其實際彈性模，至此模型修正工作結(jié)束。本發(fā)明中采用大型有限元軟件ANSYS的APDL語言，編制了 FAST索網(wǎng)結(jié)構(gòu)初始形態(tài)分析程序模塊，實現(xiàn)了整個初始預應力態(tài)分析過程。在此過程中，主索無應力長度將得到自動修正。
[0026]由于索網(wǎng)與圈梁結(jié)構(gòu)在制造及安裝過程中勢必存在一定誤差，本發(fā)明結(jié)合現(xiàn)場各種可測參數(shù)檢驗力學模型的準確性，并對其進行適當修正，形成盡可能接近實際情況的力學模型。本發(fā)明涉及大量的現(xiàn)場測量工作，需要對各類傳感器的大量測量數(shù)據(jù)融合、甄別。在邊界條件不夠充足的前提下，發(fā)展力學模型的近似修正方法，對反射面控制的關(guān)鍵參數(shù)進行識別、修正，以保證力學仿真技術(shù)的應用效果。
【主權(quán)項】
1.一種望遠鏡反射面力學模型修正方法，其特征在于，該修正方法具體為: 1)利用全站儀測量地錨節(jié)點坐標和主索節(jié)點坐標； 2)采用磁通量傳感器測取邊緣主索索力； 3)利用望遠鏡總控系統(tǒng)監(jiān)測促動器行程位置和環(huán)境溫度； 4)同時利用望遠鏡總控系統(tǒng)監(jiān)測促進器油壓載荷PJ; 5)將步驟I)中測量的地錨節(jié)點坐標和主索節(jié)點坐標、步驟3)中監(jiān)測的促動器行程位置和環(huán)境溫度的數(shù)據(jù)信息輸入有限元模型中進行檢驗計算； 6)限元模型輸出模擬值:邊緣主索索力模擬值和促動器載荷模擬值； 7)比較步驟2)中的邊緣主索索力和步驟6)中的邊緣主索索力模擬值，以及比較步驟4)中的促進器載荷和步驟6)中的促進器油壓載荷模擬值；如果比對結(jié)果相符合，輸出力學模型；如果比對結(jié)果不相符合，形成比對數(shù)據(jù)，利用小模量逆迭代算法調(diào)整主索無應力長度。2.如權(quán)利要求1所述的望遠鏡反射面力學模型修正方法，其特征在于，所述步驟I)中采用自動巡靶測量模式進行測量。3.如權(quán)利要求1所述的望遠鏡反射面力學模型修正方法，其特征在于，所述步驟5)中的有限元模型為利用有限元軟件ANSYS，建立FAST反射面支撐結(jié)構(gòu)的整體模型，索網(wǎng)采用LINKlO單元模擬，圈梁則采用BEAM188單元。4.如權(quán)利要求1所述的望遠鏡反射面力學模型修正方法，其特征在于，所述步驟1)、2)、3)、4)的測量時間為凌晨2點到5點之間。5.如權(quán)利要求1所述的望遠鏡反射面力學模型修正方法，其特征在于，所述步驟7)中的小模量迭代算法，具體為: 第一步:在有限元模型中，設(shè)定主動調(diào)控徑向索的彈性模量為虛擬小值，同時給下拉索施加已確定的徑向索初張力PJ和自重載荷； 第二步:計算平衡狀態(tài)時節(jié)點m偏離目標位置dl距離； 第三步:將偏離位移dl反向加于初始狀態(tài)來進行調(diào)整索網(wǎng)的初始計算位置，初始計算預應力不變，在預應力和結(jié)構(gòu)自重作用下經(jīng)過重新計算結(jié)構(gòu)再次處于平衡狀態(tài)時節(jié)點m偏離目標位置距離為d2，d2〈dl ； 第四步:重復第二步進行迭代，由于di越來越小，結(jié)構(gòu)最終能夠在滿足精度的范圍內(nèi)到達目標狀態(tài)； 第五步:將下拉索彈性模量按修改為其實際彈性模，至此模型修正工作結(jié)束。
【專利摘要】本發(fā)明一種望遠鏡反射面力學模型修正方法，利用全站儀測量地錨節(jié)點坐標和主索節(jié)點坐標；采用磁通量傳感器測取邊緣主索索力；利用望遠鏡總控系統(tǒng)監(jiān)測促動器行程位置和環(huán)境溫度及望遠鏡總控系統(tǒng)監(jiān)測促進器油壓載荷PJ；將前述步驟中測量的地錨節(jié)點坐標和主索節(jié)點坐標、監(jiān)測的促動器行程位置和環(huán)境溫度的數(shù)據(jù)信息輸入有限元模型中進行檢驗計算；限元模型輸出模擬值：邊緣主索索力模擬值和促動器載荷模擬值；比較模擬值。利用本發(fā)明的修正方法可以將力學模型中的兩種邊界條件與實測結(jié)果實現(xiàn)統(tǒng)一。同時，結(jié)合現(xiàn)場各種可測參數(shù)對設(shè)計階段的力學模型進行檢驗，必要時適當修正，形成盡可能接近實際情況的力學模型，實現(xiàn)望遠鏡的準實時反饋控制功能。
【IPC分類】G05B13/04
【公開號】CN104932258
【申請?zhí)枴緾N201510255337
【發(fā)明人】姜鵬, 南仁東, 王啟明
【申請人】中國科學院國家天文臺
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月19日