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作者：朱宏智;彭湃;吴俊;王旭迪;高晓东;
单位：合肥工业大学机械工程学院;安徽莱威科智能装备制造有限公司;
摘要：引力波作为爱因斯坦广义相对论所预言的时空扰动，对于探究致密天体的演化以及早期宇宙结构具有重要的科学价值。现代引力波探测器利用飞米级的激光干涉测量技术来监测自由悬浮测试质量块的微小位移，空间引力波探测任务（如激光干涉空间天线）需在超高真空腔室内维持惯性传感器核心的稳定性，以捕捉低频引力波信号。由于腔体螺栓连接区域承受复杂的机械载荷，会通过结构耦合产生梯度变形导致光学基准面产生相位噪声，从而影响引力波信号的探测灵敏度，所以需要对该区域的变形进行测量。传统的侵入式检测会破坏真空密封性，文章提出基于变形传递理论的非接触式反演方法。通过建立真空腔体弹塑性有限元模型，结合参数化载荷分析来揭示螺栓连接区域的变形规律，构建内外部位移场的数学映射关系。结果表明，腔体内部变形通过机械耦合作用使外部构件产生线性梯度变形，总位移与竖直方向传递率分别为31.5%和26.7%，反演误差小于1%。这个方法有效地突破了传统侵入式检测的技术局限，实现了基于外部位移的非接触式内部状态反演。为惯性传感器的稳定性优化与寿命预测提供了理论依据，适用于航空航天领域高封装精度传感器的健康监测。
关键词：引力波探测;;惯性传感器;;真空腔体;;有限元仿真;;变形传递
基金资助：国家重点研发计划项目（JZ2023ZDYF0718）
