基于ANSYS的天线结构CAE平台的开发

发布日期:[08-11-30 21:30:57] 浏览人次:[]

模型及载荷、求解和解释结构,APDL可用智能分析的手段自动完成上述过程。APDL接近程序设计语言,具有标量变量、数组变量、表达式和函数、分支和循环、用户程序等应用对象,易于进行开发,是ANSYS二次开发最重要的工具。
ANSYS的后处理功能及报告生成器能用于获取求解分析过程中的信息,可以通过GUI或在批处理过程中调用,允许获得的信息包括图片、动画、表格以及输出信息等,并能自动组装成HTML格式的报告文件。
同时,ANSYS内置有完善的优化功能,可处理绝大多数工程问题。这表明ANSY是一个很理想的CAE开发平台。

4抛物面天线的建模仿真

总结抛物面天线结构设计中的共性技术问题及其解决方案,以此为基础便可建立适用于面天线结构设计的虚拟制造平台。在设计时应注重交互性与自动性并重,应用该平台能方便快速地对抛物面天线进行建模仿真,必将加快天线的开发设计,降低开发成本。
天线建模仿真的基本流程如图2所示,首先在用户整体控制下形成一个典型的三维天线模型,用户能在此模型的基础上方便地进行局部修改,当用户修改满意后,便可进入有限元分析模块,对模型进行各种有限元分析,评估天线性能,在此模块中也可对天线结构进行优化。



4.1面天线参数化设计系统

面天线参数化设计系统用于快速建立抛物面天线的整体模型,系统流程如图3,用户在此模型基础上进行修改即可满足实际的需要。

该系统可从整体上方便地控制天线的结构,包括反射面形状、骨架、对反射面进行自动分块,由辐射梁、环梁及副梁信息自动生成背架,以及生成反射面与骨架的连接等。从而形成抛物面天线的雏形,构成了用户操作的基础。利用ANSYS强大的交互功能,可此三维模型的基础上进行操作,修改模型。

4.2局部结构的调整

ANSYS是交互性很好的CAE软件,用户在此三维模型的基础上,可直接利用ANSYS内置的交互功能修改模型,亦可编写一些常用的宏对抛物面或背架进行修改,如重新指定材料类型等,如图4。图5是一个10m天线模型(只显示了背架)。当用户修改满意后便可进入有限元分析模块,对当前模型进行求解。

4.3有限元分析模块

ANSYS可对实体模型进行自动网格划分,而且划分后不满意,可重新进行划分,故能方便地由实体模型得到线框模型。网格划分后可进行各种分析,处理分析结果,分析流程如图6。

ANSYS强大的分析求解器能进行各种形式的分析,满足天线设计的需要,主要包括:

4.3.1结构静力分析
可对天线在各种指向的情况下进行静重力分析,得到结构的应力、变形、变形的均方根值,也可以同时得到结构的质量、质心、转动惯量、约束反力等数据。它们都是天线结构设计中的重要参数。
4.3.2结构动力分析
利用ANSYS的瞬态分析功能可针对各种变载荷进行分析,可针对天线在风力、基础随机振动、冲击等作用下的响应进行求解。还可进行模态分析,得到结构的固有频率与振型,进行谐响应分析,快速得到结构在正弦力作用下的稳态响应。它们也是天线设计中不可缺少的参数。

4.3.3热分析
热分析归结为ANSYS的静力分析,ANSYS本身能方便地进行各种热分析。可针对天线由于制造温度与室外温度的不同或由于阳光照射造成阴阳面的温差而产生的变形进行分析。
当有限元分析完成后便可进入后处理模块查看结果。

4.3.4后处理模块
ANSYS具有优秀的后处理功能,有通用后处理器Post1和时间历经后处理器Post26两个后处理器,能以数据列表、图形和动画的形式简单形象地查看结果。
新版ANSYS的报告生成器能获取求解分析过程中的信息,允许获得的信息包括图片、动画、表格以及输出信息等,并自动组装成HTML格式的报告文件。
ANSYS后处

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