20m金属桁架天线罩结构设计

随着Ka波段天线的应用,金属桁架天线罩以其优越的力学和电磁性能而受到人们的青睐。针对某12 m S/X/Ka接收系统的金属桁架天线罩,开展结构设计,并用ANSYS软件分析计算了天线罩的变形和应力;结果表明,天线罩的强度、刚度满足使用要求。该设计已运用于相关工程项目建设中。     

金属桁架式天线罩结构变形对系统电性能的影响

针对金属桁架式天线罩在载荷下的结构变形对系统电性能影响的问题,分析天线罩在载荷作用下的变形,针对变形的蒙皮和桁架,将天线电磁波透过蒙皮后的透射场与桁架产生的散射场相叠加,得到变形罩体下的天线远场,在此基础上分析变形天线罩对系统电性能的影响。通过某20 m金属桁架式天线罩进行数值仿真,结果表明变形对系统电性能的影响显著,且罩体的厚度越大、频率越高,变形引入的影响越大,在此基础上分析天线罩结构变形对系统电性能的影响机理,指出较大变形下系统电性能没有剧烈变化的原因,并提出可以真实反映电性能变化程度的天线罩变形描述方法。     

整膜式金属桁架天线罩承载能力分析

膜结构因其质量轻、强度高及透波性能好而被广泛应用于雷达天线罩领域,整膜式金属桁架天线罩就是膜结构天线罩的重要应用方向之一。文中以某即将寿终的大型整膜式金属桁架天线罩为研究对象,首先详细阐述了承载能力分析评价模型中重要参数的获取方法,如金属骨架整体形态检测、膜面张力测量及膜材力学性能检测等;然后通过有限元分析法对天线罩的膜结构和钢骨架的承载能力进行了分析评价;最后根据分析评价结果对天线罩的后续使用或大修提出了合理化建议。     

热力学仿真在天线罩热防护设计中的应用

天线罩随飞行器高速飞行过程中产生大量的热,会降低天线的可靠性,需要进行合理的热防护设计。根据天线罩表面冷壁热流和热壁热流的关系,提取天线罩表面热壁热流作天线罩热力学仿真的温度载荷。根据天线罩结构的特点,设计了4种热防护设计方案,进行天线罩热力学仿真,得到4种方案的温度分布云图,并与原始仿真模型进行对比。仿真结果表明,采用第4种热防护设计方案时,热防护效果最佳。     

雷达环控系统极端热负荷的通用准则式研究

文中利用数值方法研究了雷达环控系统的极端热负荷,分析了太阳辐射强度、纬度、天线罩尺寸、天线罩热特性和大气流动对极端热负荷的影响,并利用仿真方法得到了不同条件下的数值解。通过对仿真结果进行数值拟合,给出了天线罩内极端热负荷的通用准则式。该准则式是太阳辐射参数、大气环境参数、天线罩参数、罩内气流参数和地理纬度的函数,可用于快速、准确地计算各类雷达环控系统的极端热负荷。     

表面缺陷对复合材料天线罩承载性能影响的有限元模拟

为探究复合材料天线罩在表面缺陷存在下的耐压极限,评估其承载安全性,本文采用有限元仿真模拟技术,对分别采用高强玻纤织物/环氧复合材料和无碱玻纤织物/环氧复合材料制备的某型天线罩在不同类型表面缺陷下的最大等效应力进行了计算。ANSYS模拟计算结果表明,在不同的静水压力作用下,天线罩的应力集中区域位于罩体下端,同时各缺陷的存在皆会导致天线罩的最大等效应力增加,使天线罩更易发生破坏。对高强玻纤织物/环氧复合材料天线罩在各型缺陷存在下的承载极限进行了估算,表明在这些类型表面缺陷存在下,天线罩仍符合安全使用的标准。     

某电子设备的天线罩和涂层热膨胀匹配研究

为了提高某电子设备的天线罩在高温环境下工作的可靠性,确保涂层不脱落,文中结合工程实际,利用ANSYS建立参数化有限元模型,对天线罩及表面涂层进行瞬态分析及热-结构耦合分析,得到天线罩温度与时间的关系及涂层粘接面剪切应力与时间的关系。根据涂层发生脱落时的最大剪切应力对涂层的热膨胀系数进行参数化编程计算,确定了涂层的热膨胀系数范围,为选择匹配的天线罩涂层提供了理论依据,保证涂层在一定温度与一定时间内不开裂脱落。     

天线罩CNC修磨机床磨削轨迹计算

为了完成天线罩类大型复杂型面硬脆材料工件内廓型的测量与精密磨削，研制了天线罩CNC修磨机床；依据测量得到的天线罩内廓型离散数据和曲面上要求的各点去除量，经复杂数据处理后在计算机控制下，由电镀球形金刚石砂轮进行天线罩内廓型的精密磨削；根据天线罩内廓曲面的特点和加工要求，提出了一种刀具轨迹计算方法；在满足指定精度的情况下实现天线罩内廓曲面的高效率加工，使天线罩达到设计规定的性能指标。     

雷达天线罩装配工艺设计概述

分析了某大型天线罩装配工艺中罩体空间状态的调整方案,介绍了金属条内形面与罩体外形面配合间隙的控制方法,同时也对装配工艺中所体现出的工艺设计思想进行了总结。     

机载天线罩的强度及模态分析

针对某型飞机改装需求设计了机载天线罩,运用Catia建立结构的三维模型,利用Hyper Mesh建立有限元模型,基于Nastran对其进行仿真分析,并对天线罩的强度及振动特性进行了分析计算。结果表明,设计的天线罩结构强度、刚度满足要求,且不会与原机结构发生共振,为天线罩结构改装设计提供了参考。     

基于避障准则的双臂手移动机器人桁架内运动规划

针对桁架内移动的避障要求,研究双臂手移动机器人桁架内运动的规划方法。基于状态空间模型提出直角坐标空间下的六面心、八边心和八顶点搜索算法,避免了C空间内复杂度呈几何级数增长的问题,实现了末端无碰撞路径搜索。建立双臂手移动机器人三节臂的平面内避障准则,解决了机器人在桁架内运动时机器人臂与桁架杆的碰撞问题。根据平面内避障准则和臂形标志,求得了各个关节角的解析解,解决了数值解的不封闭问题。每个时刻末端姿态由通用旋转变换公式线性插值得到,在Matlab中仿真双臂手移动机器人桁架内的运动,验证了双臂手移动机器人在桁架内运动时避障方法的可行性。     

新型天线罩磨削安装技术及位置误差分析

天线罩外、内型面的同轴度是影响其使用性能的关键指标。介绍了一种某型号天线罩新型磨削安装技术,分析了其位置安装误差形成机理,并建立了天线罩任意点位置安装误差数学模型。应用实践表明,通过误差模型定量求解计算出的安装误差值可用于天线罩的修模过程和天线罩修磨量的参考值,有效地提高了天线罩的加工合格率。     

易熔合金引信弹道安全的气动热力学建模仿真

为使易熔合金引信可靠延期解除保险以保证弹道安全,需要根据弹丸速度确定在安全时间和距离内引信易熔合金的熔点。以瑞士厄利空2ZLa/353式35 mm 双管自行高射炮爆破燃烧榴弹 KZVD 引信为例,从工程的角度出发,简化了外弹道,在初始弹速为1175 m/s 和误差范围为±15 m/s 的条件下,采用气动加热理论对榴弹外弹道起始阶段弹头驻点的温度进行了理论建模计算和仿真验证,通过分析相应弹速下的弹头驻点温度确定出满足安全距离要求的易熔合金熔点温度。仿真结果表明,理论计算与仿真试验确定出1160-1190 m/s 初始弹速范围内的易熔合金熔点温度的结果一致,因此可以利用该热力学模型并根据弹道安全要求来设计相应熔点的易熔合金引信,所用方法可以为高速飞行弹体的热力学研究提供参考。     

轻型空间相机支撑桁架的精确控温

由于长焦距相机中支撑桁架的温度变化会降低光学系统成像质量,本文研究了空间相机支撑桁架的热控设计。根据某高分辨相机的结构参数、光学系统对支撑桁架温度的要求及卫星的轨道参数分析了桁架杆的吸收外热流并确定了加热功率;讨论了桁架热平衡公式,并确认桁架杆的轴向温差主要与桁架杆加热片功率和加热片粘贴位置有关。在对桁架杆简化数学模型理论分析的基础上,得到了杆的温差方程,进而提出两种满足支撑桁架精确控温的热设计方法:增大加热片面积和增加杆的等效导热率。实验证明了新型导热材料PGS(Pyrolytic Graphite Sheet)可以很好地满足支撑桁架等效导热率及轻型化的要求,使用0.076mm厚的PGS时,可以将支撑桁架的轴向温差由7.9℃减小为0.83℃,且每根桁架杆质量只增加12g。最后,通过热分析模型进行仿真实验,证明了理论分析的正确性,通过对桁架杆温差测量试验和热真空试验,验证了仿真分析结果和PGS的空间适应性。得到的结果证明了本文提出的空间桁架的精确控温方法是适用且有效的。     

空间相机碳纤维桁架导热增强设计

由于空间相机桁架结构常用的碳纤维复合材料热导率较低,从而导致结构内部易形成较大温度梯度。本文提出通过在碳纤维复合材料表面附着铜网和粘贴铝膜,以实现某空间相机桁架结构的导热增强设计。首先,建立了碳纤维复合材料热导率模型。然后,针对碳纤维复合材料平板表面附着铜网/粘贴铝膜的结构特点,建立了平板的传热模型,并对未经处理的碳纤维复合材料平板以及在其表面分别粘贴0.05mm和0.5mm铝膜、附着等效直径为0.08mm铜网4种不同状态进行了热分析。接着,通过试验测试获得了不同状态平板结构的等效热导率。试验结果表明,表面附着铜网/粘贴铝膜可以使面内等效热导率得到不同程度的改善。其中,在碳纤维复合材料平板表面粘贴0.5mm铝膜效果最好,其可使结构的等效热导率提升至41.3 W/(m·K)。最后,根据试验所得结构等效热导率,对某空间相机碳纤维桁架进行了热设计。桁架结构热分析结果表明,单根桁架杆的轴向温差已由6.8℃减小为0.8℃,桁架结构温度均匀性得到显著改善。     

工件预加载温度对Ti-6Al-4 V车削过程的影响

通过对比仿真和试验的切削力、切屑形态和锯齿化程度验证了仿真模型的可行性,然后用仿真分析的方法研究了工件预加载温度对切屑形貌、切削力和切削温度的影响,获得了锯齿形切屑转变为带状切屑的临界工件预加热温度。结果表明:随着预加载温度的增加,切屑变形减少;在v=50m/min时,锯齿形切屑转变为带状切屑的临界预加载温度为150℃～200℃;切削速度v=110～170m/min时,临界预加载温度为250℃左右。     

易熔合金引信弹道安全的气动热力学建模仿真（英文）

为使易熔合金引信可靠延期解除保险以保证弹道安全,需要根据弹丸速度确定在安全时间和距离内引信易熔合金的熔点。以瑞士厄利空2ZLa/353式35mm双管自行高射炮爆破燃烧榴弹KZVD引信为例,从工程的角度出发,简化了外弹道,在初始弹速为1 175m/s和误差范围为±15m/s的条件下,采用气动加热理论对榴弹外弹道起始阶段弹头驻点的温度进行了理论建模计算和仿真验证,通过分析相应弹速下的弹头驻点温度确定出满足安全距离要求的易熔合金熔点温度。仿真结果表明,理论计算与仿真试验确定出1 160-1 190m/s初始弹速范围内的易熔合金熔点温度的结果一致,因此可以利用该热力学模型并根据弹道安全要求来设计相应熔点的易熔合金引信,所用方法可以为高速飞行弹体的热力学研究提供参考。     

冷喷涂Cu基复合材料传热加速行为模拟

本研究采用ANSYS/CFX仿真软件对冷喷涂过程中Cu基复合材料微粒的传热、加速特性进行了数值模拟。仿真结果表明,喷枪内焰流速度在出枪后呈明显上升趋势,焰流最大速度为900m/s,距枪口约15mm。焰流温度在枪内最高,出枪后缓慢下降,温度范围为750～200K。随着粒径的增大,喷涂微粒的整体速度减小,温度降低,具有明显的尺寸效应。     

基于虚拟样机技术的多杆桁架结构的仿真研究

以多杆桁架结构作为研究对象,介绍基于虚拟样机技术的桁架结构的设计流程.利用MATLAB-Pro/e-ADAMS-ANSYS软件间各自优点,实现桁架机构的虚拟样机模型的动力学分析.仿真结果验证了设计流程的可行性,为进一步对桁架机构的优化设计提供了依据.     

Icepak在电子设备水冷热设计中的应用

随着电子设备热流密度的急剧增大,热仿真软件在热设计中的应用日益广泛。文中通过某紧凑型大功耗天线罩内设备在严酷环境条件下使用时的热设计计算,阐述了热设计的一些基本设计思路以及常规设计方案,同时详细介绍了仿真软件Icepak在整个设计过程中的应用状况,凸显了仿真软件在热设计中的重要性。