天線桁架結構有限元分析

摘 要：介紹天線桁架結構的有限元分析，借助有限元分析軟件ANSYS對天線桁架結構進行靜力分析。研究了天線桁架在基本風壓64kg/m2時的力學特性，得到天線桁架整體應力，為結構材料選擇和結構尺寸的確定提供重要的理論支撐。

關鍵詞：桁架 有限元 天線 ANSYS

中圖分類號：TN820.8 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-0-01

為適應現在短波通信的需求，提高天線體在惡劣天氣下的抗風能力，需要對天線體主要部件進行抗風強度分析。該文利用ANSYS有限元軟件，對某天線桁架進行了風載荷作用下的有限元分析，完成了天線桁架整體的可靠性評價。

1 有限元理論分析

圖1為天線桁架二維單元圖，L1、L4為腹桿，L5為斜腹桿，L2、L3為桁架主梁一般說來，需要整體坐標系和局部坐標系，兩者之間的關系如圖2所示。

采用數學模型描述整體坐標系和局部坐標系之間的關系

2 天線桁架建模

2.1 建立模型坐標系

坐標系的選取，是以天線中心桁架長振子點為坐標原點，沿中心桁架軸向為X軸，中心桁架軸線和振子軸線所在平面的法向為Y軸，沿振子軸向為Z軸。

2.2 天線體各單元的選取

（1）中心桁架結構的主桿、腹桿以及振子材料分別為鋼管和鋁管，取單元類型為pipe16。

（2）桁架拉線及振子桿拉線屬于繩索結構，選取單元類型為link10。

（3）中塔和支架其他支撐件采用的是圓鋼、角鋼、槽鋼等，取單元類型beam188。

3 有限元力學分析

3.1 載荷條件

天線體主要受到自重、裹冰、風等多種載荷作用，該文主要考慮風載荷、自重對天線桁架的影響?，F按基本風壓64 kg/m2，根據《高聳結構設計規范》得出天線中心桁架單位長度上的風載密度51.28 kg/m。……