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作者：刘旭;冯凯;汪恒;
单位：长春国宇光学科技有限公司研发设计部;
摘要：空间相机作为光学遥感卫星的重要组成部分，是对地探测成像的关键设备，为满足空间相机结构轻量化的设计需求，针对某光学系统设计了一体式钛合金主支撑结构，并进行多工况多目标优化设计。首先，建立以线性加权柔度最小为目标函数，次镜在重力工况下的刚体位移和1阶基频为边界条件的拓扑优化模型，得到主支撑结构的最佳材料分布形式。其次，建立以质量最小为目标函数，各结构厚度尺寸为优化设计变量，动静态刚度为边界条件的尺寸优化模型，确定了主支撑结构的最优尺寸参数，经过优化设计后1阶基频为102.8 Hz,次镜最大位移为9.85μm, 2℃温升热载荷作用下主支撑结构最大变形为8.58μm,均满足设计指标要求。最后，对主支撑结构进行随机振动分析，主支撑结构顶部x向和z向响应分别为12.79 grms和25.09 grms,次镜安装面x向和z向响应分别为12.49 grms和29.94 grms,放大倍率均小于6倍，表明结构的动力学性能较好，经过优化设计后整体质量有效降低434.0 g,降幅达到11.9%,为钛合金主支撑结构的轻量化设计与分析提供一种有效且可靠的方法。
关键词：多目标优化;;加权柔度;;拓扑优化;;尺寸优化;;随机振动
