将设备定频正弦加随机振动谱线等效转化成有限元分析软件可接收的边界条件, 以有限元模态分析结果为基础, 完成设备的等效随机振动分析, 得到设备在振动环境下的位移和应力响应, 利用安全系数法对设备结构强度进行校核。利用该方法进行设备振动仿真分析, 分析结果表明, 该设备强度满足使用要求。最后通过试验, 验证了该振动谱线等效转化方法的正确性。

设计了一种精密电动反射镜架的机械结构,通过微驱动装置的设计调试以及并联驱动机构的解耦运算,使设计的电动反射镜架达到±7.5 mrad的运动行程、0.3 μrad的单步分辨率。对反射镜架进行了有限元模态分析,得到了其固有频率及所对应的模态振型;在此基础上,对电动反射镜架的动态特性进行了实验测试,根据模态分析与动态特性测试的结果,对反射镜架进行了随机振动分析,验证了反射镜架在地脉振动影响下的稳定性指标优于0.5 μrad。

双光栅光谱仪光栅转轴是用于固定和驱动两块共轴凹面光栅的重要零件, 其工作过程中出现的变形与振动现象均可能对双光栅光谱仪最终的波长测量结果带来影响。依据双光栅光谱仪的工作原理和实际工况, 确定其光栅转轴结构优化的主要目标为质心调整, 轻量化, 避免共振和减小凹面光栅的随机响应变形。为实现光栅转轴的多目标优化, 首先在UG中建立凹面光栅、光栅转轴及其固定结构的三维模型, 然后导入ANSYS Workbench进行模态分析与随机响应分析, 并针对其计算结果展开多目标优化。优化后, 光栅转轴回转部分的质心调整到回转轴上, 总质量由0.606 30 kg减轻到0.539 43 kg, 二阶固有频率从184.83 Hz增大到187.77 Hz, 凹面光栅Z轴方向最大随机响应变形从33.394 μm减小到27.147 μm。目前市面上常见的有限元分析软件均无法直接实现结构的质心调整, 作者将该目标的实现提前到三维建模过程当中, 并保证在后续优化过程中, 回转部分的质心只在其回转轴上移动, 从而使质心调整和轻量化等其他优化目标同时实现, 该处理方法具有广泛的借鉴意义。

干涉测量的面形重复精度一定程度上依赖于测量框架结构的稳定性，从测量框架高稳定性的使用要求出发，对测量框架的机械结构进行了设计。在此基础上针对检测框架在随机振动下的稳定性问题，建立了检测框架的有限元模型，以实际测量的随机振动速度功率谱密度(PSD)为激励，运用ANSYS有限元分析软件中的随机振动分析模块，对该结构的随机振动响应进行了分析计算。通过分析计算得出测量框架在随机振动下的稳定性为0.5144 nm，实验测量出5 s内的稳定性为0.653 nm，二者基本吻合。分析表明，测量框架的结构设计以及振动环境满足稳定性的指标要求。

介绍了基础激励下机构随机振动响应的理论与分析方法.利用有限元分析软件ANSYS建立了某空间望远镜相关跟踪系统摆镜的有限元模型，并进行了随机振动响应分析.通过分析考察了其承受动力学环境的能力.对计算结果进行了分析.指出了现有结构中的薄弱环节，提出了改进方案，为摆镜的设计提供了重要参考依据.