利用ANSYS動力學仿真技術研究行波管結構設計

[p=22, null, left] 1 引言[/p][p=22, null, left] 行波管的應用特殊性、不可維修性以及衛星造價的昂貴,使得我們對它的各方面研究,特別是對動力學可靠性性能研究是至關重要的。由于行波管應用環境的惡劣,包括隨機振動、正弦振動和沖擊。因此,應盡量避免其受各種環境影響而導致的電性能等重要性能的變化。[/p][p=22, null, left] 行波管的抗振動能力是行波管結構設計中一個關鍵技術,在行波管結構設計過程中,如果僅僅依靠試驗來驗證行波管的可靠性,將增加大量人力物力,而行波管的動力學仿真分析對提高行波管的可靠性是至關重要的,它不僅有助于行波管在研發階段尋求最優化的解決方案,而且能縮短行波管的研制周期、降低生產成本、確保產品質量。[/p][p=22, null, left] 2 動力學分析[/p][p=22, null, left] 2.1 問題分析[/p][p=22, null, left] 某行波管整管結構需要作隨機振動環境試驗,由于結構本身的特點和各種特性指標,需要在整管模型的關鍵部件窗結構(應力較大)設計一個能夠起到支撐保護的支架結構,分析支架設計前后關鍵部件處的應力、加速度和位移等響應的變化,提高行波管整管結構的可靠性。[/p][p=22, null, left] 2.2 模型的建立[/p][p=22, null, left] 首先利用 Pro/E軟件建立三維實體模型,優化模型后將三維實體模型通過ANSYS軟件與Pro/E軟件的模型連接接口導入ANSYS Workbench軟件中,底座與振動臺通過12個螺釘固定。[/p][p=22, null, left] 2.3 模態分析[/p][p=22, null, left] 由于結構的振動特性決定結構對于各種動力載荷的響應情況,所以在準備進行隨機分析之前首先要進行模態分析,使結構設計避免共振或以特定頻率進行 振動,本文分析中首先通過模態求解出整管模型的振動特性,分別求出有支架和無支架整管模型的固有頻率。[/p][p=22, null, left] 2.4 隨機振動分析[/p][p=22, null, left] 為了進一步證明有支架模型抗振動性強的特點,在模態分析的基礎上對兩種模型分別進行了隨機振動分析,根據實際行波管的隨機振動試驗條件,將載荷定義為隨機載荷,采用ANSYS軟件中的Random Vibration模塊進行分析。[/p]
[p=22, null, left] 通過對行波管整管的無支架結構和有支架結構進行隨機振動分析,得出了整管的模態分析數據、窗結構的最大應力和最大位移的分析數據,結果表明無支架模型比有支架模型比較容易發生共振,有支架結構窗結構的最大應力和最大位移遠小于無支架結構,同時利用與試驗比較證明了有支架模型抗振動性更強、可靠性更高,也說明有支架模型的設計分析合理性。[/p]
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