副鏡の研削時の変形をFEM解析

副鏡のくりぬいた構造が、研削によって鏡面に転写されないかFEM解析を使って解析します。
研削時にかかる力は5kg重(49N)、砥石との接触面積は1cm2とします。

軽量化副鏡の設計案：こちら

砥石があると仮定するのは左の図(クリックで拡大)の番号があるところです。
支持点のところ、くりぬき穴の部分、リブの部分、固定点の部分、縁等適当に32ヵ所とりました。

力をなにも加えていないとき(自重変形のみのとき)と比べると、凹み具合は以下のような傾向があるようです。

  1. 外縁部は支持点側が50nm以下、その他の場所は100nm以上凹む。内縁部は70-90nm凹む
  2. 支持点は70nm前後凹む
  3. 固定点は、中央からくり抜き穴側に向かって≦45nm(10-12)、50nm(13,14)、60nm(15程度凹む)
  4. くり抜き穴とリブはそれぞれ60-90nm、45-70nmの範囲で凹む。どちらも外側に行くほど凹みは大きい。穴とリブの部分で凹みの差は10-20nm程度つく。外側の6角形のくりぬき穴(番号7)は100nm以上凹んでいた(内側のリブとの差は40-60nm)。

これらを考えると、研削時に5kg重の荷重がかかると、全体的に10nm-30nmの範囲でくり抜きパターンが転写され、外側では50nm以上の形状ずれができる可能性があります。パターンは支持点の方が顕著に現れる傾向にあります。また、外側に行くほど凹みが大きくなるので、曲率もずれそうです。

以下に各番号の鏡面歪みの図及び何も力を加えないときからの差をプロットした図の一覧を載せます。
図はクリックで拡大します。
また何も力を加えないときからの差dは、

で色分けしてプロットしています。

力を加えた場所(Ansysでの番号)鏡面歪み力を加えないときとの差
１１０
２２４
３１８
４２１
５２
６１６
７１
８５
９４
１０３
１１１９
１２１２
１３１１
１４６
１５８
１６１７
１７２２
１８２６
１９７
２０１５
２１３２
２２２７
２３３１
２４９
２５３０
２６２５
２７２９
２８１３
２９２８
３０２３
３１１４
３２２０

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