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桁架式天线结构动态性能的有限元分析-易迪拓培训.PDF

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第07卷 第07期 中 国水运 VoI.7 No.07 2007盆 07月 ChinaWater 2007 Transport JufY 桁架式天线结构动态性能的有限元分析 朱惠华 刘文秀 摘要:以有限元理论为基础,运用有限元分析软件对车载桁架式天线系统进行结构动态分析及稳定性分析。模态 分析的结果表明天线系统的低阶固有频率较低,不当的使用会导致结构的共振。稳定性分析表明天线结构的失稳属 于局部屈曲行为,进一步的非线性屈曲分析表明,屈曲的临界载荷在正常工作载荷外,不影响系统工作。 关键词:天线结构 有限元 稳超陡 辐射方向图 天线增益 中图分类号:U463.67+3 文献标识码:A 文章编号:1 一、引言 尤如悬臂梁的振动。第二阶振型主要是反射面绕Y轴的振动, 车载雷达天线系统主要由反射面、骨架、馈源托臂、馈 第三阶振型反射面绕Y轴和z轴均有振动,各区之间相互错 源、传动系统、俯仰驱动丝杆和各结构之间的连接件组成。 位,同时馈源有沿x向的轻微摆动,第四阶振型主要是反射 其中骨架部分如果采用桁架结构就称为桁架式天线。 面绕x轴的俯伸振动,第五阶振型主要是馈源托臂在YOZ 国内外关于天线结构的设计主要集中在应用ANSYS软面内的扭动。 件对天线结构建立有限元模型,在一定的工况下计算天线的 由模态分析的结果可知天线前10阶固有频率从2.53Hz 刚度和强度,并利用计算结果计算反射面变形的均方根值, 到18.87Hz,固有频率较低,为了避免发生共振,车载运行 或进行简化的线性曲面拟合方法拟合出变形后的反射面近似 系统应避开上述固有频率范围。 抛物面方程,借此评价雷达反射面变形对电磁性能的影响。 四、屈曲分析 对天线整体结构模态分析较为常见,技术也很成熟,但是对 屈曲分析是一种用于确定结构开始变得不稳定时的临界 结构的稳定性分析多应用线性的特征值屈曲分析,估计临界 载荷和屈曲模态形状(结构发生屈曲响应时的特征形状)的 载荷的大概值以及通过屈曲模态预测大致的屈曲位置12~6I。 技术。结构屈曲是固体力学的一个重要分支,是工程实践中 本文应用有限元方法对车载雷达天线系统结构进行合理 经常出现的问题,它包括线性屈曲和非线性屈曲两大类。 简化,建立有限元模型,进行结构的动态特性分析,包括整 1.特征值屈曲分析 体结构模态分析、整体结构的特征值屈曲分析和局部非线性 特征值屈曲分析用于预测一个理想弹性结构的理论屈曲 屈曲分析。 强度,该方法即经典理论中的弹性屈曲方法。但是初始的缺 二、有限元模型的建立 陷和非线性使得很多实际结构都不是在其理论弹性屈曲强度 建模时根据结构实际尺寸建立天线结构的实体模型,然 处发生屈服。因此特征值屈曲分析经常产生非常保守的结果, 后对反射面板采用SHELL63单元划分网格,骨架、馈源托不能用于实际现实生括中的工程分析。 臂采用PIPEl6单元划分网格,传动系统采用SOLID45单对于该雷达天线结构用特征值屈曲分析的方法对天线结 元划分网格。丝杆采用BEAMl88单元划分网格。反射面一构进行屈曲分析。经计算得出结构的屈曲极限风载为 骨架之间的连接板采用BEAM4单元划分网格。 1687.7Pa。,由屈曲模态可知屈曲发生在局部反射面的肋板 三、模态分析 上,可见该结构首先发生亍局部的屈曲,对整体结构的影响 模态分析就是用于确定所设计的机械结构或机器部件的 不大。只有承受了更大的风载荷才有可能发生整体的屈曲。 振
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