衛星天線支架設計

Adam_7820

2020年11月15日 22:54

衛星天線支架設計

為什么使用inspire做結構設計

1 設計任務

某衛星通信系統天線支架初始設計方案如下圖所示,圖中右側質量點為天線重心位置，天線自重約0.5kg，材料特種鋼材。同支架通過三個螺釘連接，支架材料為尼龍.在制造、裝配、運輸、運載、在軌運行階段最大靜載荷約10g過載。

天線支架和衛星本體通過圖中所示的固定點位置的螺釘連接，數量4。不考慮支架和安裝面的耦合。

Figure 1 UV天線支架

結構初始設計方案完成后，轉inspire做初步受力分析和，優化。

2 受力分析

PS：此處給出第一個使用inspire的理由，同我們使用的設計軟件無縫兼容，可以直接導入裝配和零件的3d模型。

Figure 2

2.1 如上圖figure1所示，設置固定連接；

2.2 在質心位置建立質量點，并添加質量點和安裝孔的固定連接；

2.3 設置材料為尼龍（plastic nylon）；

2.4 受力選擇加速度，y防線，20g（此處載荷為設計載荷）

2.5 打開運行，單元尺寸為auto，速度精度選更快，重力選擇是。

點擊運行

Figure 3

2.6 在我敲文檔的時候，運行結果已經出來，耗時1分零8秒。直接顯示最大位移和最小位移，如上圖figure3所示。

PS：此處給出第二條使用inspire的理由，那就是快。

2.7 修改結果為米塞斯等效應力，結果如下圖所示

Figure 4 米塞斯等效應力

2.8 應為不記得尼龍的許用應力是多少，直接查看安全系數，如下圖所示

Figure 5 安全系數

根據相關標準，在使用設計載荷的情況下，安全系數取1.25，那么上圖顯示最小安全系數3，最大安全系數5199，以上設計有很大的優化余地。

3 優化設計

3.1 選定設計空間（去除相關分割的原始設計零件）

3.2 選擇優化

Figure 6 優化設置

如上圖所示，修改頻率約束為最大化頻率，重力條件為是，其余默認。讓我們來看看需要多久。

3.3 在計算間隔，我們來說說我的電腦吧：大概是11年京東買的dell，我把機械硬盤拆了換的固態硬盤（那是相當的難拆，還把鍵盤拆壞了）。加了內存到8g。inspire運行時的系統狀態如下圖所示，我覺得inspire有個缺點，顯卡的計算量沒有使用，是很浪費系統資源的。

Figure 7 任務管理器狀態

3.4 分享一點機械類仿真軟件的經驗，最近因為換了組，打算和小伙伴們一起選用一款合適的仿真軟件的緣故，試用了很多款軟件。為了防止大家認為我在做廣告，就不安利軟件了。我發現幾乎所有的仿真軟件，不管是ansys，abaqus還是inspire，在計算的初期，基本就是網格的階段，都不怎么使用cpu的并行計算功能。每次就是一個核心在那里孤獨的跑啊跑的。我現在用的工作站是個dell的，cpu主頻1.6，每次我都哭啊哭的等著：1個cpu跑軟件，1個或者一個半cpu跑系統，剩下的幾個班的cpu看著。

3.5 優化結果如下圖所示，優化用了18min。