铝蜂窝天线对冲击载荷的响应分析论文关键字：结构计算强度天线应力方向冲击加速度载荷最大铝蜂窝天线对冲击载荷的响应分析谭全芹，万福龙，陈庚超(中国电子科技集团公司第39研究所，陕西西安摘要：重点叙述了建立某铝蜂窝天线结构有限元模型并用大质量法分析其对冲击载荷的响应的过程和其对冲击载荷的响应结果。关键词：天线；冲击；有限元；大质量法AnalysisofResponsetoExerted-qin，WANFu-long，CHENGeng-(The39thResearchInstituteofCETC，Xi′an710065,China)Abstract：ThispapermainlydiscussestheprocessofbuildingtheAluminumBeehiveAntennaFEAmodelandanalyzesitsresponsetoimpactloadusinglargemassmethod.Itsresponsetoimpactloadiscalculated.Keywords：antenna；impact；FEA；largemassmethod0引言对于某口径为1米的铝蜂窝星载天线，为了判断所设计的天线结构能否承受所要求的冲击载荷，我们用NASTRAN软件对天线结构进行了冲击载荷作用下的响应分析。经过计算，给出了天线结构的各种材料在各种载荷下的最大应力值，并将其与各材料的强度指标值进行比较，以判断其强度是否满足要求。1天线结构天线结构如图1所示：它的最大特点是反射面采用了铝蜂窝芯层外覆多层碳纤维单向层压板的复合材料结构，反射面的内缘固接在钛合金圆环支座的上边缘上，沿支座周向有均布的四块复合材料加强筋板。整个结构刚性好，重量轻，强度高。2有限元力学计算模型在计算模型的建立过程中，为了简化模型，忽略了馈源等零部件，只考虑了支座、反射面和加强筋。在支座和反射面的交界处和加强筋上离散了较细致的网格，力求准确计算出支座和反射面连接部位的应力和加强筋上的应力。经过适当的简化，用MSC.PATRAN软件建立了铝蜂窝天线结构的力学分析计算模型(见图2)。该模型共有2544个结点，2484个单元。模型中所有物理量的单位均为国际单位制(kg、m、s)。2.1材料常数支座为钛合金，其材料常数为：E=0.113E12，NU=0.3，G=0.435E11，RHO=4500。外表和加强筋为碳纤维复合材料单向层压板制成,单向层压板的材料常数为：E1=0.121E12，E2=0.79E10，NU12=0.33，G23=0.351E10，G12=G13=0.37E10，RHO=1600。反射面芯层为铝蜂窝材料,其材料常数为：E1=0.397E7，G13=0.43E9，G23=0.25E9，RHO=50。反射面由9层材料构成，铝蜂窝芯层厚度为0.010，其余各层厚度为0.125E-3。一、三象限铺层方向(0°为X轴正向)0°,90°,90°,0°,45°,0°,90°,90°,0°；二、四象限铺层方向(0°为X轴正向)0°,90°,90°,0°,135°,0°,90°,90°,0°。2.2单元及其常数支座用StandardLaminatePlate(CQUAD4)单元来模拟。反射面和加强筋用StandardLaminatePlate(CQUAD4/PCOMP)来模拟。2.3约束在支座下法兰上有32个均布结点全约束。2.4载荷该结构作用有两种载荷，分别是基础侧向加速度冲击载荷和基础轴向加速度冲击载荷。3大质量法计算基础冲击加速度响应的基本过程用大质量法计算基础受冲击加速度载荷作用时,天线结构的响应，需要对计算模型做进一步的完善。在支座下底面中心处建立一个结点，在该结点上建立一个质量元CMASS1，该质量元的质量大小为300000㎏，作用方向与加速度载荷的方向相同。以支座下底面中心处的结点为独立结点，以支座下法兰上的32个约束结点为从属结点，建立一个RBE2刚性单元。刚性单元上的各结点除加速度载荷方向的自由度之外，其余各自由度全约束。在质量元上通过FIELD在加速度载荷方向施加幅值为50g×300000=1.47E8N，持续时间为10ms的半正弦波集中力载荷。以上的处理，相当于在天线的基础上沿加速度载荷方向施加了幅值为50g持续时间为10ms的半正弦波冲击加速度载荷。取整体结构阻尼系数G为0.06，并把它转化为频率50Hz的等效粘性阻尼，则转换因子W3为314。对模型做持续时间为40ms的瞬态响应计算，并对计算结果进行分析，找出天线结构应力状态最为不利的时刻，以此时的应力来判断天线结构的强度能否满足要求。4计算结果用MSC.NASTRAN软件对所建模型进行了分析计算，用MSC.PATRAN软件对计算结果作了后处理。4.1X向冲击加速度幅值为50g，持续时间为10ms的半正弦波冲击加速度载荷沿X坐标轴方向作用在天线基础上。基...
