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雷达阵列天线结构的有限元分析与实验研究

欧贺国  
【摘要】:中国电子科技集团公司第38所研制的某新型雷达天线系列采用了数 字阵列模块(DAU)拼装平面阵列天线的设计方案。这种天线本身的结构 特点,使得结构设计人员必须在有限的空间及重量前题下保证阵列天线平 面度。对此,必须采用合理的结构布局以提高天线框架结构的总体刚度,充 分挖掘框架结构本身各部分的刚度贡献以形成合理的受力格局。 为克服常规方法下优化模型不能合理构建而基于工况权因子的多工况 可靠性设计又难以在实际工程中使用的窘境,考虑到实际工程问题的不同 结构参数、不同拼装系列、不同工况等导致的大量冗繁操作与计算,本文 基于广义CAD的概念,充分发挥CAE的强大功能,根据产品基本模型和 设计者的具体构思,利用通用有限元软件同时进行模型构造和有限元应力 与变形分析,最后呈献给设计人员一些直观的设计和分析结果,从而使设 计者能够快速确定该方案是否合理。 本文利用ANSYS提供的参数化建模技术和Visual C++语言,开发了 适合于拼装DAU框架结构设计与分析的专用程序模块PASLF。为获得真 实的数据资料并验证PASLF程序内部几何模型构建与有限元分析方法的 正确性,本文采用了模拟重心位置加载的方案进行了拼装DAU的系列应 力试验和位移试验。 试验表明在最恶劣试验(列数为2,层数为8的拼装)情况下,框架 结构静态应力水平绝大部分仅在几兆帕,框架上位移范围在-0. 01-0. 02之 间,反射板上最大位移小于0. 15mm。 通过与试验测试的应力与位移数据进行对比,证明了PASLF程序内部 几何模型的建立、载荷简化、DAU间的连接方式处理等关键问题处理的正 确性。


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