光学赤外望遠鏡の口径が拡大し続ける要求に応えるため、駆動電力の低減を図るために、望遠鏡主鏡室のトラスに炭素繊維複合材料を用いた軽量化設計を適用した。望遠鏡主鏡室の炭素繊維複合材料トラスユニットの積層を最適化し、進化アルゴリズムを用いて最適な積層方案を選択した。望遠鏡主鏡室トラスユニットをモデル化し、感度解析および進化アルゴリズムにより最適な積層方案を選定し、比較のために他に3種類の典型的な積層方案を設計した。トラス材単位に対して静力学解析および荷重実験を行い、トラス材を組み合わせた六本三角錐ユニットに対してモーダル解析および振動試験を実施した。有限要素解析と実験結果の比較により、最適な積層方案は［±45°/90°/0°/90°/0°］sであることが示された。有限要素解析で得られた当該方案のトラス材単位の等価軸方向剛性は8.306×10^6 N/mであり、実験で測定された値は7.463×10^6 N/mであった。有限要素解析で得られた等価径方向剛性は3,968.3 N/mであり、実験で測定された値は3,344.5 N/mであった。当該方案の六本三角錐ユニットのモーダル解析により一次固有振動数は93.699 Hz、振動試験で測定された一次固有振動数は84.683 Hzであった。複合材料トラス材の質量は同寸法の鋼材材に比べて77.6％軽減されており、静力学的性能および動力学的性能は同質量の鋼材材より優れている。最適積層方案の有限要素解析結果および実験結果は、その静力学的性能および動力学的性能が他の方案より優れていることを示している。

光学望遠鏡;主鏡室トラスユニット;炭素繊維複合材料;進化アルゴリズム;最適設計