球形玻璃鋼天線罩有限元分析

摘 要：本文對球形玻璃鋼天線罩進行有限元力學仿真分析，立足天線罩產品結構實際形式，在分析的模型中考慮了板塊玻璃鋼連接法蘭對結構性能影響，通過對整罩的風載荷有限元分析計算，天線罩能夠滿足強度要求。

關鍵詞：天線罩；玻璃鋼；有限元分析；風載荷

Finite Element Analysis of Spherical Fiber

Reinforced Plastics Radome

Wu An-le

（Northwest Research Institute of Electronics Equipment Xi’an 710065）

Abstract：In this article，the finite element mechanical simulation analysis of spherical fiber reinforced plastics radome is carried out，based on the actual form of the radome product structure，the influence of fiber reinforced plastics flange on structural performance is considered in the analysis model，through the finite element analysis and calculation of wind load of the entire hood，the radome can meet the strength requirements.

Key words：radome；fiber reinforced plastics；finite element analysis；wind load

0 引言

天線罩主要作用是在保證天線射頻性能的前提下，防止強風、雨淋、鹽霧等環境對內部天線的損傷，延長天線使用壽命，提高設備的可靠性[1]。為了確保天線罩同時滿足結構強度、透波性能和環境防護要求，罩體采用玻璃鋼蒙皮/聚氨酯泡沫夾層結構的復合材料制作。某球形天線罩外徑23m，采用ANSYS軟件建立了天線罩結構的有限元力學分析計算模型，對其在32.6m/s風載荷工況下的變形、應力進行了有限元分析計算，確保天線罩能夠滿足結構強度要求。

1 結構外形

Φ23米玻璃鋼天線罩采用隨機分塊的形式，由多個小板塊拼接成整球，板塊采用泡沫夾層結構，板塊四周制作有純玻璃鋼連接法蘭，兩個相鄰板塊在玻璃鋼法蘭處采用螺栓連接緊固。

2 天線罩分析模型

經過對結構進行適當的簡化，板塊法蘭連接處等效為純玻璃鋼梁，其余部位等效為泡沫夾層結構，底部與基礎連接的過渡環為鋼結構。用ANSYS軟件建立了該天線罩結構的有限元分析計算模型，如圖2所示。

3 單元類型

模型采用復合材料多層板 [3]單元Shell91模擬天線罩板塊的泡沫夾層結構，用梁單元Beam4來模擬法蘭連接處的純玻璃鋼梁，用梁單元Beam4來模擬基礎過渡環，底部一圈的過渡環的所有自由度全約束。

4 載荷工況

5 自重加32.6m/s風載，計算結果

結構最大綜合變形為22.592mm如圖4所示；沿風向的最大變形為21.087 mm如圖5所示；綜合應力最大為24.16MP，如圖6所示。

各載荷工況下天線罩綜合應力值小于玻璃鋼的強度值，安全裕度較大，天線罩的變形較小，能夠滿足力學要求。

7 結束語

本文對Φ23米球形天線罩在自重加風載荷作用下力學性能進行了有限元仿真分析，對天線罩的實際產品經過模型簡化，建立了有限元分析的仿真模型，引入了天線罩板塊四周的純玻璃鋼法蘭對結構性能的影響，經過仿真分析天線罩結構性能滿足使用要求。

參考文獻

[1]胡冰，徐曉文，鄭穎.天線-天線罩系統分析的優化共軛度梯度算法[J].北京理工大學學報，2009.

[2]許君珞，受風載薄壁球殼內力系數和穩定系數介紹[C].上海，世紀之交復合材料的現狀與發展，1998.

[3]張強，天線罩理論與設計方法[M].北京：國防工業出版社，2014.

作者簡介

吳安樂，中國電子科技集團公司第三十九所，從事天線罩設計制作及力學仿真分析工作。