中国天眼 结构 机械与工程力学卷 回顾FAST从概念到初步设计的研发历程，包括FAST在工程建设前的研发阶段、工程建设期间、设备调试期间和设备运行维护期间，在望远镜结构、机械与工程力学等专业方面所面临的技术难题和挑战、解决问题的方法和设计方案、工程实施的详细过程等，内容涵盖FAST台址工程、FAST主体支承结构（包括设备基础、圈梁和格构柱、索网结构、反射面单元和馈源支撑塔等），以及FAST机电设备，并对FAST设备调试和运行维护进行了详细介绍。
本书是FAST团队成员历经20多年研发和工程实施所获工作成果的总结，可以帮助读者系统地了解FAST团队在将理想变为现实的过程中所付出的艰辛努力和筚路蓝缕的创业历程。本书适合作为相关领域的工程技术人员的参考书，也可供对FAST工程感兴趣的读者阅读。

中国天眼（FAST）团队的扛鼎之作，介绍中国天眼工程建设的创新技术

本书集结了中国天眼团队及相关合作团队20多年的研究思想和研究成果，并经系统提炼加工而编成，是整个团队人员集体智慧的结晶，系统地介绍了中国天眼研制和运维的发展历程，含金量高、参考价值大。本书作者均来自中国天眼团队，经历了中国天眼从预研究到投入使用和运维的全部过程，书中内容基本上是各位作者作为望远镜各系统或子系统负责人推进和完成的工作，内容详实可靠。

本书讲述中国天眼在研发阶段、工程建设期间、设备调试期间和设备运行维护期间，在各项专业工程方面所面临的技术难题和挑战、解决问题的方法和设计方案、工程实施的详细过程，具有重要的实际应用价值。

书中介绍的许多设计方案和技术具有极强的创新性，面临的困难和风险，其解决问题的思路也令人耳目一新。书中对涉及的高深理论、研究背景和可能的应用给予深入浅出的介绍，使得读者能够很快理解并掌握其中的精髓，对于有志于从事相关研究的科研工作者和技术人员具有重要参考意义，有助于培养启发性思维。

李辉
博士，毕业于中国科学院力学研究所。现为中国科学院国家天文台副研究员，中国天眼（FAST）运行和发展中心结构机械工程部主任。2006年加入中国天眼团队，先后担任中国天眼馈源支撑系统总工助理、副总工。先后主持国家自然科学基金面上项目、西部之光项目、中国科学院重大科技基础设施维修改造等项目。曾获得获省部级科技进步奖3项，国家发明专利10余项，发表论文20余篇。主要从事大望远镜技术与方法、柔索牵引并联机器人等方面研究。

第 1章 绪论1

第 2章 从概念到初步设计的研发历程 11
2.1.1 LT工程的中国方案 11
2.1.2 独一无二的喀斯特洼地台址 14
2.1.3 光机电一体化的馈源支撑 15
2.1.4 基于瞬时抛物面成形技术的主动反射面 17
2.1.5 馈源支撑的二次精调机构 19
2.1.6 模型试验与原理样机 21
2.1.7 国内外专家评价 23
2.1.8 国家立项与可行性研究报告 24
2.2.1 反射面支承结构方案 28
2.2.2 背架结构型式 31
2.2.3 分块单元与索网的约束连接 31
2.2.4 主索疲劳问题的初步探索 33
2.2.5 促动器的初步探索 36
2.3.1 早期理论分析与模型试验 39
2.3.2 馈源支撑1 : 1原型全程仿真 41
2.3.3 机构完整的缩尺模型 49
2.3.4 舱索悬挂系统阻尼试验 51
2.3.5 6索牵引并联机构优化设计 53
2.3.6 动光缆试验 58
2.4.1 台址勘察与开挖系统 62
2.4.2 主动反射面系统 63
2.4.3 馈源支撑系统 65
本章小结 67
参考文献 68

第3章 FAST台址工程 73
3.1.1 台址初勘 74
3.1.2 台址详勘 90
3.1.3 专项勘察 101
3.1.4 施工勘察 105
3.2.1 台址开挖概况 108
3.2.2 危岩与边坡治理 110
3.2.3 检修道路 112
3.2.4 排水系统 112
3.4.1 锚索应力计监测 120
3.4.2 边坡变形监测 121
3.4.3 边坡巡查 123
本章小结 123
参考文献 124

第4章 FAST主体支承结构 125
4.1.1 促动器基础 126
4.1.2 圈梁和格构柱基础 131
4.1.3 馈源支撑塔基础 133
4.1.4 索驱动基础 136
4.1.5 舱停靠平台基础及周边设施 139
4.1.6 钢栈道与步道 141
4.2.1 功能与组成 143
4.2.2 方案优化 147
4.2.3 结构设计 151
4.2.4 大跨度结构安装施工 160
|4.3.1 功能与组成 171
4.3.2 整体张拉式索网方案及历史演变 174
4.3.3 索网构型及优化 177
4.3.4 索网主动变形的力学仿真分析 183
4.3.5 索网疲劳评估 191
4.3.6 超高疲劳应力幅主索研制 195
4.3.7 索网结构设计 198
4.3.8 索网构件加工制造 210
|4.4.1 功能与指标 220
4.4.2 方案设计与优化 221
4.4.3 单元结构设计 224
4.4.4 自适应连接机构运行空间及布局设计 234
4.4.5 单元制造与拼装 238
|4.5.1 功能描述 247
4.5.2 塔址优化定位 250
4.5.3 支撑塔设计 252
4.5.4 附属设施和相关接口 263
4.5.5 塔构件加工制造和试装 268
4.5.6 塔及附属设施的现场安装 270
|4.6.1 索网安装施工 276
4.6.2 反射面单元安装施工 289
本章小结 298
参考文献 298

第5章 FAST机电设备 301
|5.1.1 功能描述 301
5.1.2 技术指标 303
5.1.3 方案设计与样机试验 307
5.1.4 详细设计 312
5.1.5 产品可靠性试验 321
5.1.6 产品生产制造 324
5.1.7 现场安装与调试运行 325
|5.2.1 功能与组成 328
5.2.2 方案设计与优化 329
5.2.3 详细设计 335
5.2.4 本地控制及算法设计 353
5.2.5 设备制造与现场安装 363
5.2.6 现场调试 369
|5.3.1 功能与组成 372
5.3.2 方案设计与优化 375
5.3.3 系统功能与技术指标 383
5.3.4 馈源舱详细设计 388
5.3.5 位姿调整机构的测试、标定与精度分析 418
5.3.6 舱停靠平台详细设计 432
5.3.7 设备制造与安装 436
5.3.8 设备调试 443
5.3.9 馈源舱整体性能及其完成情况 446
本章小结 448
参考文献 449

第6章 FAST设备调试 453
| 454
6.1.1 指向精度 455
6.1.2 灵敏度 456
6.1.3 工艺验收测试指标 457
|6.2.1 反射面变位力学仿真分析 462
6.2.2 索网结构实时评估系统 470
6.2.3 反射面主动变形控制算法 480
|6.3.1 舱索悬挂系统动力学性能试验 489
6.3.2 馈源指向跟踪调试 499
| 509
参考文献 510

第7章 FAST设备运行维护 513
|防治与设施维护7.1.1 台址地质灾害防治 514
7.1.2 台址工程稳定性监测 521
7.1.3 台址设施维护和完善 523
|7.2.1 日常巡查和维护 525
7.2.2 反射面单元维修改造 525
7.2.3 结构防腐维护 535
7.2.4 索网主索备件采购 539
7.2.5 馈源支撑塔维护 543
7.2.6 结构焊缝无损检测 543
|7.3.1 液压促动器 544
7.3.2 索驱动机构 547
7.3.3 馈源舱及舱停靠平台 556
7.3.4 其他设备 560
|7.4.1 FAST维保管理系统 561
7.4.2 主索索力远程采集系统 562
7.4.3 力学辅助软件综合平台 563
7.4.4 促动器实时数据采集系统 563
7.4.5 索驱动工程师站系统 564
7.4.6 数据库与设备运维 565
本章小结 570
参考文献 572

第8章 总结与展望 573

附录A 本书常用术语列表 579
附录B 本书涉及的标准 583
致 谢 586