背部支撑型空间反射镜镶嵌件粘接结构设计

于霁晨; 袁健; 丛杉珊; 李明璇; 贾学志

doi:doi:10.3788/AOS201939.0523002

光学学报, 2019, 39 (5): 0523002, 网络出版: 2019-05-10

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Design of Adhesive Structure for Back-supported Space Reflector Inserts

于霁晨 ^1,*袁健 ¹丛杉珊 ¹李明璇 ¹贾学志 ^1,2

作者单位

¹ 长光卫星技术有限公司, 吉林长春 130000

² 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林长春 130033

图 & 表

图 1. 反射镜组件结构示意图

Fig. 1. Structural diagram of mirror subassembly

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图 2. 粘接强度随胶层厚度的变化曲线

Fig. 2. Variation of adhesive strength with adhesive layer thickness

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图 3. 胶层厚度与锥套半径的关系示意图

Fig. 3. Schematic of relationship between adhesive layer thickness and sleeve radius

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图 4. 有限元模型示意图。(a)反射镜组件。(b)锥套; (c)胶层局部放大图

Fig. 4. Finite element model. (a) Mirror subassembly; (b) sleeve; (c) local magnification of adhesive layer

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图 5. 不同厚度的胶层应力曲线

Fig. 5. Adhesive layer stress curves under different thicknesses

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图 6. 静力学分析云图。(a) X向重力;(b) Y向重力;(c) 4 ℃温升

Fig. 6. Cloud maps of static analysis. (a) X-direction gravity; (b) Y-direction gravity; (c) 4 ℃ temperature rise

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图 7. 胶层收缩作用下的反射镜变形云图

Fig. 7. Deformation cloud map of mirror under adhesive layer contraction

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图 8. 验证流程框图

Fig. 8. Flow chart of validation

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图 9. 反射镜面形

Fig. 9. Surface shape of mirror

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图 10. 随机振动试验力学条件

Fig. 10. Mechanical conditions of random vibration experiment

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图 11. Z向扫频曲线

Fig. 11. Frequency-sweep curve in Z direction

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图 12. 振动试验后的反射镜面形

Fig. 12. Surface shape of mirror after vibration experiment

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表 1光学用环氧胶(GHJ-01(Z))的参数

Table1. Parameters of optical epoxy (GHJ-01(Z))

Parameter	Value
Exterior	Near colorless transparency
Tensile bond strength (23 ℃) /MPa	>10
Temperature range /℃	-60-+80
Gelation time (25 ℃) /h	8
Cure cycle (25 ℃) /h	168
Toxicity	Low

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表 2材料特性

Table2. Material properties

Material	Density /(kg·mm^-3)	Young’s modulus E /MPa	CTE /(10^-6 K^-1)	ν
Zerodur	2.54×10^-6	0.91×10⁵	0.1	0.24
4J32	8.10×10^-6	1.40×10⁵	0.1	0.25
TC4	4.40×10^-6	1.09×10⁵	9.1	0.34

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于霁晨, 袁健, 丛杉珊, 李明璇, 贾学志. 背部支撑型空间反射镜镶嵌件粘接结构设计[J]. 光学学报, 2019, 39(5): 0523002. Jichen Yu, Jian Yuan, Shanshan Cong, Mingxuan Li, Xuezhi Jia. Design of Adhesive Structure for Back-supported Space Reflector Inserts[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(5): 0523002.

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图 1. 反射镜组件结构示意图

Fig. 1. Structural diagram of mirror subassembly

图 2. 粘接强度随胶层厚度的变化曲线

Fig. 2. Variation of adhesive strength with adhesive layer thickness

图 3. 胶层厚度与锥套半径的关系示意图

Fig. 3. Schematic of relationship between adhesive layer thickness and sleeve radius

图 4. 有限元模型示意图。(a)反射镜组件。(b)锥套; (c)胶层局部放大图

Fig. 4. Finite element model. (a) Mirror subassembly; (b) sleeve; (c) local magnification of adhesive layer

图 5. 不同厚度的胶层应力曲线

Fig. 5. Adhesive layer stress curves under different thicknesses

图 6. 静力学分析云图。(a) X向重力;(b) Y向重力;(c) 4 ℃温升

Fig. 6. Cloud maps of static analysis. (a) X-direction gravity; (b) Y-direction gravity; (c) 4 ℃ temperature rise

图 7. 胶层收缩作用下的反射镜变形云图

Fig. 7. Deformation cloud map of mirror under adhesive layer contraction

图 8. 验证流程框图

Fig. 8. Flow chart of validation

图 9. 反射镜面形

Fig. 9. Surface shape of mirror

图 10. 随机振动试验力学条件

Fig. 10. Mechanical conditions of random vibration experiment

图 11. Z向扫频曲线

Fig. 11. Frequency-sweep curve in Z direction

图 12. 振动试验后的反射镜面形

Fig. 12. Surface shape of mirror after vibration experiment

表 1光学用环氧胶(GHJ-01(Z))的参数

Table1. Parameters of optical epoxy (GHJ-01(Z))

表 2材料特性

Table2. Material properties

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图 1. 反射镜组件结构示意图

Fig. 1. Structural diagram of mirror subassembly

图 2. 粘接强度随胶层厚度的变化曲线

Fig. 2. Variation of adhesive strength with adhesive layer thickness

图 3. 胶层厚度与锥套半径的关系示意图

Fig. 3. Schematic of relationship between adhesive layer thickness and sleeve radius

图 4. 有限元模型示意图。(a)反射镜组件。(b)锥套; (c)胶层局部放大图

Fig. 4. Finite element model. (a) Mirror subassembly; (b) sleeve; (c) local magnification of adhesive layer

图 5. 不同厚度的胶层应力曲线

Fig. 5. Adhesive layer stress curves under different thicknesses

图 6. 静力学分析云图。(a) X向重力;(b) Y向重力;(c) 4 ℃温升

Fig. 6. Cloud maps of static analysis. (a) X-direction gravity; (b) Y-direction gravity; (c) 4 ℃ temperature rise

图 7. 胶层收缩作用下的反射镜变形云图

Fig. 7. Deformation cloud map of mirror under adhesive layer contraction

图 8. 验证流程框图

Fig. 8. Flow chart of validation

图 9. 反射镜面形

Fig. 9. Surface shape of mirror

图 10. 随机振动试验力学条件

Fig. 10. Mechanical conditions of random vibration experiment

图 11. Z向扫频曲线

Fig. 11. Frequency-sweep curve in Z direction

图 12. 振动试验后的反射镜面形

Fig. 12. Surface shape of mirror after vibration experiment

表 1光学用环氧胶(GHJ-01(Z))的参数

Table1. Parameters of optical epoxy (GHJ-01(Z))

表 2材料特性

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