FAST主动工作抛物面变位程序模块编制-研究成果

采用通用大型有限元分析软件ANSYS V12.0，并基于该软件二次开发平台APDL语言进行程序模块的编制。根据FAST的特点及功能，要实现程序化的主动工作抛物面变位必须要解决以下几个问题：①在30年的运行期间内，FAST要进行大量的天文观测，而根据前面的研究可以知道，其实质就是不断地进行主动工作抛物面变位，如何能够有效快速地拾取这些变位区域；②如何实现可视化的程序操作模式，在进行变位计算时可以快捷的进行参数的设定以及大量变位区域的输入；③由于主动变位情况的复杂性，其计算量巨大，不可能一次性计算完成，其索网结构的变形及应力响应必须实时存储，如何来存储如此大量的数据，并且不能影响计算速度；④考虑的计算量和计算时间，如何有效地减少迭代步骤，优化计算过程，并且保证计算的精度，以达到FAST天文观测的高精度要求。

综合考虑以上几个方面，程序模块编制步骤如下（图2－21）：

图2－21　程序模块流程图

（1）进行FAST索网结构的基准球面找形，使主索网节点都位于基准球面上，并满足精度的要求（计算精度设定为1mm）。

（2）输入工作抛物面形状的各项参数，利用工作抛物面中心点的坐标寻找到工作抛物面在基准球面上的位置，输入的坐标值采用α和β两个参数，分别表示中心点与球心的连线与x轴和z轴的夹角（根据这一设定α为0～360°，β为－90°～－63.6°）。(https://www.daowen.com)

（3）读取第i个中心点的α和β值，寻找到变位区域，计算出变位区域内主索网节点与抛物面的径向距离最大值ΔXji，判断其是否满足精度要求。

（4）根据ΔX对其下拉索施加相应的等效预张力F，进行非线性有限元计算；得到变位区域内主索网节点与抛物面的径向距离ΔX，判断其是否满足精度要求，若不满足，回到第五步，根据ΔX对其下拉索施加相应的等效预张力F，进行非线性有限元计算。

（5）直到ΔXji满足精度要求，计算结束，把主索网单元的所有应力值存储到一应力矩阵，这个应力矩阵行表示单元号，列表示工况号。

（6）回到第五步，读取下一个中心点的α和β值，继续计算，直到完成整个主动工作平面变位分析。