预约热线 TEL：021-65130896
发布日期：2015/6/30 浏览次数：2056
一、概述
在SolidWorks中，通过该分析，研究大块玻璃在不同的支撑方式下，结构由于自重引起的内应力对大块玻璃光程差的影响，在实际测量的光程差数据中扣除该部分光程差，则可以得到准确的由于残余应力而引起的光程差变化。
本项目包括以下两种工况：
二、分析方法
1、 光程差与应力
图3为光程差的测量原理。光程差的测量最终目的是为了计算大块玻璃中光路上的平均残余应力大小，其计算公式如下。
因此，利用SolidWorks分析大块玻璃在自重作用下引起的内部的应力，获取垂直于光路的平面上的主应力σ_1、和σ_2，带入公式（1）、（2）便可反算出由于自重造成的光程差。
图3、光程差测量应力原理
三、测试结果
1、工况1的分析
分析模型：大块玻璃平放到圆形支撑座上，整个结构为轴对称结构，因此，根据轴对称结构的分析方法，我们选择轴对称部分进行分析。分析模型如图4所示：
图4、轴对称分析模型
边界条件：结构所受到的外力为自重，因此需给整个模型施加-9.81m⁄s^2 ；对于SolidWorks的轴对称结构，只需要约束制作底端向上的位移即可。因此，模型的边界条件如图5所示：
图5、边界条件
有 限元网格：对于工况1，我们最关注的地方是光路上的应力分布，因此，为了能够获得该位置足够精确地结果，需要对光路位置进行网格细化。通过 SolidWorks的“网格控制”选项可以对该处进行网格细化。通过采用不同的网格大小进行分析，最终确定如下网格划分方式能够获得收敛结果。因此，最 终网格划分方式为：光路上网格大小采用1mm的网格；总体网格大小采用10mm的网格。
最终网格划分结果如图6所示：
图6、网格划分大小
分析结果：
（1）、第一主应力：垂直于光路平面上的第一主应力如图7所示。通过探测光路上的应力值，得到光路上第一应力平均值为159Pa，即σ_1=159Pa。
图7、第一主应力
（2）、第二主应力：垂直于光路平面上的第二主应力如图8所示。通过探测光路上的应力值，得到光路上第二应力平均值为1518Pa，即σ_2=1518Pa。
图8、第二主应力
（3）、光程差：根据以上两个应力结果，计算出在这种支撑方式所引起的光程差变化值大小为：
δ=Bd*|σ_1-σ_2 |=0.71 nm
2，工况2的分析
分析模型：大块玻璃镜竖直放置到底座上，两边分别用一个三角形楔子稳住，整个结构为平面对称结构，因此，可以选取对称部分进行分析。分析模型如图9所示：
图9、平面对称分析模型
测点：该工况需要测试位置为竖直直径的上半部分位置，因此，以大半径5%的位置距离设置测试点，分别获取该位置光路上的主应力值，测试位置如图10所示：
图10、模型测量位
边界条件：模型的边界条件如图11所示：
图11、边界条件
有限元网格：同工况1类似，需要对测量的光路位置进行网格控制。通过采用不同的网格大小进行分析，最终确定如下网格划分方式能够获得收敛结果。因此，最终网格划分方式为：光路上网格大小采用3mm的网格；总体网格大小采用15mm的网格。
最终网格划分结果如图12所示：
图12、网格划分
分析结果：
（1）、第一主应力：垂直于光路平面上的第一主应力如图13所示。
图13、第一主应力
（2）、第二主应力：垂直于光路平面上的第二主应力如图14所示。
图14、第二主应力
（3）、光程差：根据分析结果，得出的各测点处光程差如表1所示：
结论：
从 以上的分析可以看出，利用Solidworks仿真分析计算出垂直于光路的两个主应力σ_1、和σ_2，通过公式（1）和公式（2）可以直接反算出光程差 δ。通过分析两种不同的支撑方式，计算出在两种支撑方式下，重力引起的光程差最大值分别为：0.71nm和5.1nm。