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确定 Vera C. Rubin Observatory M1M3 主动镜系统的应力弯曲模态极限

天体物理仪器与方法 2026-06-30 v1
作者: Malhar Sonaniskar , Douglas Neill , Ellie Hileman , Petr Kubánek
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摘要

Vera C. Rubin Observatory Simonyi 巡天望远镜的主三镜 (M1M3) 是一个主动支撑的 8.4 米浇铸硼硅酸盐光学元件，由 156 个气动促动器控制。本工作提出了一种基于有限元分析的均方根 (RSS) 组合的快速应力估计方法，以推导预计算的单位弯曲模态应力。由于应力与应变成正比，且应变与位移成正比，我们推断由于弯曲模态位移可以通过 RSS 组合，峰值应力也可以通过 RSS 组合。我们针对代表性的弯曲模态组合，验证了基于 RSS 的主应力预测与 NASTRAN 模拟的一致性，证明在整个镜玻璃基底上的峰值主应力偏差在百分之几以内。使用 NASTRAN 生成了 M1M3 系统前 20 个自然弯曲模态的单位位移和相应的单位应力场。然后分析了包括高阶像散、彗差和球面模式组合在内的代表性多模态校正，以将产生的峰值主应力与基于 RSS 的预测进行比较。该方法能够近乎瞬时地评估主动光学校正的应力裕度、安全限值检查以及望远镜运行期间的促动器力优化。本文概述了将基于 RSS 的应力预测集成到 Vera C. Rubin Observatory 的 M1M3 主动光学系统中的公式化、实施工作流程、验证结果和实际用例。

关键词

Vera C. Rubin Observatory M1M3 镜 主动光学 有限元分析 弯曲模态 应力估计

引用

@article{arxiv.2606.31849,
  title  = {Determining stress-based bending mode limits for the Vera C. Rubin Observatory M1M3 active mirror system},
  author = {Malhar Sonaniskar and Douglas Neill and Ellie Hileman and Petr Kubánek},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2606.31849},
  year   = {2026}
}

备注

9 pages, 3 figures, 3 tables, SPIE Astronomical Telescopes Instrumentation 2026