004_利用ANSYS动力学仿真技术研究行波管结构设计.pdf

利用 ANSYS 动力学仿真技术研究行波管结构设计 尚艳华，冯进军 （北京真空电子技术研究所 大功率微波电真空器件技术国防科技重点实验室 北京 100016） 摘要：本文利用ANSYS Wokebench 12.0软件对行波管整管结构进行了动力学仿 真分析，其中包括模态分析和随机振动分析。对无支架模型和有支架模型进行比 较分析，完成了对应力较大部件窗结构的抗振动设计，取得了较好的结果，提高 了行波管的可靠性。同时也证明了仿真模型的准确性和所施加的边界条件的合理 性，满足工程要求，为行波管设计人员提供了有效地参考数据。 关键词：ANSYS Wokebench，行波管，动力学仿真，随机振动 Investigation of TWT Structure Design using ANSYS Dynamic Simulation Shang Yan-hua,, Feng Jin-jun （Beijing Vacuum Electronics Research Institute, Vacuum Electronics National Lab，Beijing） Abstract：This paper presents some dynamic simulation results about the TWT using the software of ANSYS Wokebench 12.0, including modal analysis and vibration analysis .Based on the contrast and analysis of the uninstalled bracket and installed bracket, we applied anti-vibration technique to the window structure with much more stress, and the reliability of the TWT is dramatically improved. The results also demonstrated the accuracy of the simulation modal and the reasonability of the applied boundary conditions, which meets the demand of the engineering design an provides the TWT designers with important and effective reference Keywords：ANSYS Wokebench，TWT，dynamic simulation，vibration analysis 1. 引言 行波管的应用特殊性、不可维修性以及卫星造价的昂贵，使得我们对它的各 方面研究，特别是对动力学可靠性性能研究是至关重要的。由于行波管应用环境 的恶劣，包括随机振动、正弦振动和冲击。因此，应尽量避免其受各种环境影响 而导致的电性能等重要性能的变化。 行波管的抗振动能力是行波管结构设计中一个关键技术，在行波管结构设计 过程中，如果仅仅依靠试验来验证行波管的可靠性，将增加大量人力物力，而行 波管的动力学仿真分析对提高行波管的可靠性是至关重要的，它不仅有助于行波 管在研发阶段寻求最优化的解决方案，而且能缩短行波管的研制周期、降低生产 成本、确保产品质量。 2. 动力学分析 2.1 问题分析 某行波管整管结构需要作随机振动环境试验，由于结构本身的特点和各种特 性指标，需要在整管模型的关键部件窗结构（应力较大）设计一个能够起到支撑 保护的支架结构，分析支架设计前后关键部件处的应力、加速度和位移等响应的 变化，提高行波管整管结构的可靠性。 2.2 模型的建立 首先利用 Pro-E 软件建立三维实体模型，优化模型后将三维实体模型通过 ANSYS 软件与 Pro-E 软件的模型连接接口导入 ANSYS Wokebench 软件中，底座 与振动台通过