光机结构有限元分析实战演练

📚 共计 30 章节

光机结构有限元分析概述

什么是光机结构 · 有限元在光机系统中的作用 · 课程目标与学习路径

有限元基础理论回顾

弹性力学基本方程 · 虚功原理 · 最小势能原理 · 有限元求解流程

光机结构常用材料特性

光学玻璃 · 金属(铝合金/殷钢) · 碳纤维复合材料 · 各向异性

几何建模与简化

CAD到CAE模型传递 · 几何清理 · 特征简化(倒角/小孔) · 中面抽取

前处理几何

网格划分策略

单元类型选择(四面体/六面体) · 网格密度控制 · 质量检查(雅可比/长宽比)

接触与连接定义

螺栓连接 · 胶粘连接 · 过盈配合 · 接触刚度 · 绑定与摩擦接触

边界条件与载荷施加

固定约束 · 位移约束 · 重力载荷 · 热载荷 · 压力载荷

线性静力分析

求解器设置 · 应力与变形解读 · 光机结构刚度评估准则

模态分析基础

特征值求解原理 · 固有频率与振型 · 有效质量参与系数

模态动力学

光机系统模态分析实战

镜片组件模态 · 支撑结构模态 · 整机模态分析

热-结构耦合分析

热膨胀系数 · 温度场映射 · 热应力与热变形计算

热耦合热变形

光学表面形变分析

节点位移提取 · Zernike多项式拟合 · PV值与RMS值计算

光学后处理

随机振动分析

功率谱密度(PSD)输入 · 响应谱分析 · 3σ准则评估

随机振动PSD

正弦振动与冲击分析

扫频分析 · 冲击响应谱 · 瞬态动力学基础

疲劳分析基础

S-N曲线 · Miner线性累积损伤 · 光机结构疲劳寿命预测

螺栓连接有限元模拟

螺栓预紧力施加 · 螺纹简化建模 · 垫片接触

胶粘连接有限元模拟

胶层网格划分 · 内聚力模型(CZM) · 失效准则

柔性支撑结构设计

柔性铰链建模 · 刚度矩阵计算 · 运动学支撑原理

参数化建模与优化

Workbench参数化 · 响应面优化 · 灵敏度分析

优化参数化

拓扑优化在光机结构中的应用

优化目标与约束 · 制造约束 · 结果解读

拓扑优化轻量化

子模型技术

切割边界插值 · 局部网格细化 · 应力奇异性处理

子模型细化

非线性分析入门

几何非线性(大变形) · 材料非线性(塑性) · 状态非线性(接触)

非线性进阶

压电与微位移机构分析

压电陶瓷建模 · 热-电-结构耦合 · 微位移仿真

压电微位移

光机系统装配体分析

螺栓预紧顺序影响 · 装配应力 · 公差分析

振动环境试验仿真

振动台建模 · 夹具影响 · 加速度响应验证

有限元模型修正

模态测试与仿真对比 · 灵敏度分析 · 模型更新方法

光机结构热稳定性分析

高低温循环 · 热滞回效应 · 光学性能退化评估

热稳定环境

复合材料光机结构分析

层合板建模 · 铺层顺序优化 · 热-力耦合

复合材料铺层

光机结构可靠性分析

蒙特卡洛模拟 · 响应面法 · 6σ设计

课程总结与工程案例实战

综合案例(空间相机/激光雷达) · 报告撰写规范 · 常见问题答疑