相控陣天線熱分析與振動分析.pdf

1、相控陣天線(Phased Array Antenna)技術(shù)含量高，耗資比重大，它是相控陣?yán)走_(dá)舉足輕重的分系統(tǒng)。然而相控陣天線是大功率的電子設(shè)備，結(jié)構(gòu)的高密度使單位體積內(nèi)容易產(chǎn)生更大的熱量，并且由于材料間熱膨脹系數(shù)不匹配會導(dǎo)致器件和組件失效，因此必須關(guān)注熱引起的天線失效問題。另外機械振動也是引起天線失效的主要原因之一。目前有限元仿真技術(shù)已經(jīng)成為軍事電子產(chǎn)品失效分析的關(guān)鍵技術(shù)。利用有限元法對相控陣天線中的許多復(fù)雜物理問題進(jìn)行仿真分析，不僅能

2、達(dá)到相當(dāng)?shù)木?，而且能有效地?jié)約實驗成本和時間。 本論文以有限元分析軟件ANSYS為實驗手段，對相控陣天線的熱可靠性和振動可靠性進(jìn)行了相關(guān)研究。以相控陣天線為研究對象，在ANSYS中建立相關(guān)的有限元模型，編制了相應(yīng)的APDL參數(shù)化分析程序，進(jìn)行了溫度場分析、熱應(yīng)力場分析和振動模態(tài)分析。通過對仿真結(jié)果進(jìn)行分析研究，總結(jié)出可能影響天線可靠性的一些因素和規(guī)律，為合理地進(jìn)行天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一些參考依據(jù)。 具體內(nèi)容包括：1.分別

3、對天線的核心器件、核心子部件、天線整體結(jié)構(gòu)建立了熱分析幾何模型和有限元模型，利用有限元法對其進(jìn)行了熱學(xué)和熱力學(xué)模擬，分析了核心器件、核心部件、天線整體結(jié)構(gòu)的溫度場分布規(guī)律、熱應(yīng)力和熱變形分布規(guī)律。在對核心子部件進(jìn)行分析時，重點對移相器模型的幾何尺寸因素對子部件整體熱分析的影響進(jìn)行了具體研究。2.子結(jié)構(gòu)溫度凝聚熱分析法是求解大型結(jié)構(gòu)或由多個相同子結(jié)構(gòu)組成的系統(tǒng)溫度場的有效方法，主要優(yōu)點是節(jié)約計算機資源，節(jié)約計算時間。本文以天線核心子部件為