阳光辐照下DJ2经纬仪热-结构耦合模拟研究

李 杰，景艳龙，石文天，任 杰

(北京工商大学 机械工程系，北京 100048)

光电经纬仪作为一种高精度的光电测量手段，其在诸多方面有着广泛的应用，逐渐朝着大口径、高分辨率和高精度跟踪指向的方向发展[1-2]。近年来，为改善经纬仪测量精度，学者对提升光电经纬仪精度做了大量研究[3-11]。

经纬仪常用于户外等较为恶劣的工作环境，工作环境的复杂性必然会影响经纬仪的工作状态。经纬仪的发展日新月异，但大多数的研究针对经纬仪自身进行精度上的提升，很少研究外部环境因素中温度和光照对其测量精度产生的影响[12-14]。本研究以阳光辐照和环境温度作为经纬仪实际测量的影响因素，通过应用有限元分析法对DJ2型经纬仪的主要结构部件及整体进行仿真建模，在此基础上进行热-结构耦合分析。该研究为经纬仪的结构动力特性分析、结构优化设计、整体结构尺寸的改进提供了参考依据。

1 DJ2经纬仪有限元建模与热-结构耦合研究

1.1 基于Solidworks的几何建模

本研究对象为DJ2型经纬仪，选用SolidWorks对其进行实体建模。本实验中模型将采用与实际工况基本相似条件下(三脚架伸长量和张开角度)的模型，其中默认三脚架的支架长度为1 300 mm，每条三脚架腿部与地面所成夹角为70°。通过实测DJ2经纬仪的尺寸作为建模的尺寸依据，进行1：1等比例建模。DJ2经纬仪的几何模型和数字模型如图1所示。

图1 DJ2经纬仪模型

考虑有限元分析结果精度与网格质量的关系，对经纬仪模型结构进行适当的简化。……