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雷达阵列天线结构的有限元分析与实验研究

作　者: 欧贺国
导　师: 赵韩
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 天线结构 CAD 有限元 ANSYS 二次开发
分类号: TN957.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 182次
引　用: 3次
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内容摘要


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。

全文目录


第一章 绪论  12-16
  1．1 引言  12
  1．2 天线结构设计与分析研究的国内外近况  12-13
  1．3 本文的研究背景、目的  13-14
  1．4 本文的主要内容  14-16
第二章 有限元分析的原理  16-26
  2．1 有限元方法概述  16
  2．2 有限元法的基本原理  16-21
    2．2．1 有限单元法基本概念  16-17
    2．2．2 有限单元法基本作法  17-19
    2．2．3 有限元程序的结构和特点  19-21
  2．3 空间(三维)结构有限单元法  21-24
  2．4 ANSYS软件中8节点六面体单元 Solid45的单元特性  24-26
第三章 ANSYS二次开发的工具APDL  26-39
  3．1 ANSYS软件简介  26-28
  3．2 APDL介绍  28-39
    3．2．1 参量  29-30
    3．2．2 访问ANSYS数据库  30-32
    3．2．3 矢量与矩阵运算  32-34
    3．2．4 流程控制  34-35
    3．2．5 宏文件  35-38
    3．2．6 定制简单图形交互界面  38-39
第四章 拼装 MXN的 DAU框架结构分析专用程序的开发  39-54
  4．1 拼装 MXN的 DAU框架结构分析的一般步骤  39-45
    4．1．1 拼装 MXN的 DAU框架结构的概况  39-40
    4．1．2 拼装 MXN的 DAU框架结构有限元分析的过程  40-45
  4．2 拼装 MXN的 DAU框架结构分析专用程序开发  45-54
    4．2．1 拼装 MXN的 DAU框架结构分析控制参数的提取  45-47
    4．2．2 拼装 MXN的 DAU框架结构分析的 APDL文件编制  47-49
    4．2．3 拼装 MXN的 DAU框架结构分析的 VC++封装  49-54
第五章 拼装 DAU结构试验  54-66
  5．1 拼装的 DAU框架结构应力试验  54-59
    5．1．1 拼装 DAU框架结构的应力试验方案设计  54-58
    5．1．2 拼装 DAU框架结构的应力试验实施步骤  58-59
    5．1．3 拼装 DAU框架结构的应力试验数据整理  59
  5．2 拼装 DAU框架结构位移试验  59-62
    5．2．1 拼装 DAU框架结构位移试验方案  59-61
    5．2．2 拼装 DAU框架结构的位移试验实施步骤  61-62
    5．2．3 拼装 DAU框架结构的位移试验数据整理  62
  5．3 试验数据与与理论分析计算数据的对比分析  62-66
第六章 结论与展望  66-68
参考文献  68-71
附录1 发表论文  71-72
附录2 PASLF程序的主程序清单  72-89

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达设备、雷达站 > 雷达天线
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