FAST主動反射面索網結構設計與施工技術研究

《FAST主動反射面索網結構設計與施工技術研究》是2016年東南大學出版社出版的圖書，作者是羅斌、郭正興、姜鵬。

基本介紹

• 中文名：FAST主動反射面索網結構設計與施工技術研究
• 作者：羅斌，郭正興，姜鵬
• 出版社：東南大學出版社
• 出版時間：2016年12月
• ISBN：9787564168254
• 定價：￥55元
• 開本：16
• 字數：331千

內容簡介

500 m口徑球面射電望遠鏡（簡稱FAST），是世界上最大的單口徑射電望遠鏡，屬於國家“十一五”重大科學工程項目。FAST反射面由索網支承結構（面索、下拉索、周圈鋼構）、反射面單元和促動器構成，其最大特點是主動變位，即通過促動器主動控制下拉索在面索網上形成300 m口徑瞬時拋物面以匯聚電磁波，實現跟蹤觀測。

作者對索網支承結構展開了系列的工程理論和套用研究，主要內容為：①研究了30年天文觀測時間內的面索應力循環疲勞次數，並以500 MPa應力幅下進行新型耐超高應力幅鋼索的設計和試驗研究；②基於索網為形控結構，提出了標準球面基準態最佳化分析方法，最佳化了拉索和周圈鋼構的規格和預應力，並分析了若干關鍵因素對結構性能的影響，進行了模態分析、風振分析、斷索分析、節點分析等；③提出了格構柱、周圈環桁架和索網的施工方法，分別為：懸臂抱桿高空拼裝、分節段滑移安裝和高空溜索滑移安裝，並研究了溜索滑移施工分析和多誤差影響分析的方法，確定了施工參數和控制指標；④基於ANSYS和MATLAB軟體，建立了準實時CAE輔助控制平台，在望遠鏡調試、運行和維護時評估索網安全性。

目錄

1緒論1

1.1背景1

1.2FAST項目的功能和重要性2

1.2.1國際領先的射電望遠鏡技術2

1.2.2FAST項目的系統構成3

1.2.3FAST項目的重要意義5

1.3FAST主動反射面系統5

1.3.1索網支承結構5

1.3.2反射面單元6

1.3.3促動器6

1.3.4防噪牆和擋風牆6

1.3.5健康監測系統6

1.4FAST反射面支承結構的研究現狀7

1.4.1主動反射面支承結構的形式選擇7

1.4.2下拉索方案8

1.4.3面索網的格線形式9

1.4.4溫度場10

1.5工程的重點和難點10

2基準球面態和工作拋物面態的找形分析13

2.1引言13

2.2FAST主動反射面索網結構的基準球面找形研究13

2.2.1FAST主動反射面索網結構模型分析13

2.2.2基於FAST特點的基準球面找形方法研究15

2.3FAST主動反射面索網結構的主動工作拋物面變位研究19

2.3.1主動工作拋物面變位介紹19

2.3.2工作拋物面選取20

2.3.3主動工作拋物面變位的程式模組編制21

2.3.4主動工作拋物面變位的算例22

2.4小結23

3反射面索網結構疲勞分析和拉索疲勞試驗研究24

3.1疲勞分析24

3.1.1基於FAST特點的疲勞統計方法研究24

3.1.2FAST索網拉索的疲勞次數統計26

3.1.3FAST索網疲勞統計的數據分析29

3.2新型鋼索設計及超高應力幅疲勞試驗研究34

3.2.1超高應力幅耐疲勞鋼索的總體試驗研究方案35

3.2.2基材鋼絲的疲勞試驗研究36

3.2.3現有鋼絞線的疲勞試驗研究38

3.2.4前期新型鋼索的設計及組裝件試驗研究40

3.2.5後期單根鋼絞線疲勞實驗研究及鋼索的設計46

3.3小結48

4FAST反射面索網支承結構性能最佳化與分析50

4.1基於初始基準態的正高斯曲率索網形控結構設計方法50

4.1.1技術方案50

4.1.2具體實施方式52

4.1.3有益效果54

4.2FAST標準球面基準態索網最佳化分析55

4.2.1FAST拉索和連線節點的類型、規格和參數55

4.2.2FAST索網最佳化分析模型及參數57

4.2.3FAST工作和荷載條件58

4.2.4索網最佳化方法59

4.2.5最佳化原則和參數5

4.2.6FAST標準球面基準態索網最佳化分析60

4.2.7設計溫變±25℃條件下拋物面工作態的索網驗算62

4.2.8若干因素對索網的最佳化和性能的影響64

4.3滑動鋼圈桁架最佳化設計71

4.3.1鋼圈桁架最佳化設計條件和原則71

4.3.2標準球面基準態的滑動鋼圈桁架最佳化設計71

4.3.3面索網工作應力幅75

4.4模態分析77

4.4.1分析方法77

4.4.2分析結果77

4.5風振分析79

4.5.1結構風振動力分析方法79

4.5.2分析參數79

4.5.3平均風靜力分析80

4.5.4風振回響統計81

4.5.5設計極限風速84

4.6斷索分析86

4.6.1斷索分析方法和分析工況86

4.6.2斷索分析結果87

4.6.3斷索分析結論92

4.7鋼桁架柱和鋼圈桁架的節點設計92

4.7.1節點概況92

4.7.2鋼桁架柱的節點93

4.7.3鋼圈桁架的節點設計95

4.8索網連線節點95

4.8.1連線節點構造95

4.8.2連線節點承載力分析98

4.9小結101

5FAST反射面索網結構施工技術103

5.1周圈鋼構的施工方法103

5.1.1工程概況103

5.1.2施工重點和難點分析105

5.1.3周圈鋼結構總體施工方法105

5.2索網的施工技術107

5.2.1索網施工特點107

5.2.2索網總體施工方案108

5.3索網施工理論與分析117

5.3.1理論分析概述117

5.3.2施工過程分析基本理論與方法118

5.3.3串聯拉索沿導索空中累積滑移安裝過程分析124

5.4FAST反射面索網施工過程分析131

5.4.1對稱軸處沿導索牽引安裝區索網施工過程分析131

5.4.2支承塔架安裝區塔架設計與施工過程分析156

5.5FAST索網支承結構誤差敏感性分析163

5.5.1誤差類型163

5.5.2誤差分布模型164

5.5.3多個隨機誤差的分析方法164

5.5.4誤差效應分析方法167

5.5.5誤差效應分析條件167

5.5.6獨立誤差效應分析168

5.5.7耦合誤差效應分析（誤差條件11、12和13的對比分析）181

5.5.8本節小結184

5.6小結185

6基於力學仿真技術的FAST反射面索網準實時評估系統187

6.1準實時評估系統的意義187

6.2準實時評估系統的功能189

6.3準實時評估系統的模組構成190

6.3.1模型處理模組191

6.3.2預運行分析模組192

6.3.3準實時跟蹤分析模組193

6.3.4力學仿真系統介紹193

6.4圖形用戶界面介紹195

7結束語198

參考文獻200