基于PROE技术天线结构设计探究

基于PRO/E技术天线结构设计探究摘要:天线是卫星通信中发射和接收微波信号的主要设备。随着卫星通信事业的发展,天线的应用也已迅速推广。对于天线结构而言,合理的设计应该确保在各种环境下,使天线精确地保持形状和姿态。本文在总结天线结构设计经验的基础上,介绍了如何运用Pro/E软件对结构进行实体建模和分析的一般步骤,提出了有限元分析模型建立的一些方法。关键词:天线;Pro/E技术;结构设计Abstract:Theantennaisthemainequipmenttotransmitandreceivemicrowavesignalsinsatellitecommunication.Withthedevelopmentofsatellitecommunications,antennaapplicationhasalsobeenrapid1ypopu1arized・Fortheantennastrueture,reasonabledesignshouldensurethatinavarietyofenvironments,theantennaaccuratelymaintainshapeandattitude.Inthispaper,basedonsummarizingtheexperienceofarchitecturedesignofantenna,thispaperintroduceshowtousethegeneralstepsofPro/Esoftwaremodelingandanalysistothestructure,andputsforwardsomemethodsforthefiniteelementanalysismodelisestablished・Keywords:antenna;Pro/Etechnology;strueturedesign中图分类号:TU2文献标识码:文章编号引言天线广泛应用于通信、雷达、电子对抗等领域,在国防应用中更是必不可少,但目前由于没有专用于天线设计的应用程序而使天线的设计效率大为降低。虽然有各种CAD、CAE系统,如:AutoCAD.ANSYS、I-deas等,但由于它们不是专门针对天线设计的,其操作相当复杂,需要经验丰富的技术人员。随着各种先进计算机辅助设计软件的推广应用,采用功能强大的CAD及CAE软件对天线结构进行设计分析已成为可能,从而可以大幅度提高设计质量和效率。目前先进的CAD软件Pro/ENGINEER可直接进行三维实体设计,其强大的特征(Feature)建模技术可以迅速捕捉对象,生成产品几何模型,并能对建立的实体模型自动进行有限元网格的划分,将划分好的模型输出到有限元分析软件。1Pro/E结构设计的一般流程传统机械产品设计过程是先制定设计方案,通过理论分析,计算其运动学或者动力学特性,然后再进行优化、强度分析及结构设计等。这个过程单就运动学或者动力学特性分析而言,要经过大量的图解计算或分析计算,繁琐而复杂。运用Pro/E进行仿真分析,能大大缩短设计周期,其工作流程如图1所示。图1工作流程1.1参数化建模参数化建模是一种使用重要几何参数快速构造和修改几何模型的造型方法,采用参数化模型,通过调整参数来修改和控制几何形状,为零件乃至整个产品的自动化驱动更新提供了基础。1.2机构装配装配过程就是确定装配体中各组成零件如何连接的过程,零件之间的连接关系即为装配关系。进行零件装配时最重要的步骤就是对零部件进行适当的约束,Pro/E在装配中提供了多种连接约束,有销钉、平面、球、轴承等。1.3机构分析机构分析模块是Pro/E的一个仿真模块,在机构分析中通过伺服电机驱动机构运动,还可以添加运动副、阻尼等来模拟现实中的外部环境,进而分析机构的运动特点。通过仿真分析能够得到机构元件的位置、速度及关键部件的受力情况,从而检查机构的运动能否达到设计要求,并为后面的结构分析提供负荷输出。1.4结构强度分析当机构分析获得系统静态和动态载荷后,就可以确定其典型工况下的受力情况并进行结构的强度分析。这里主要是应用Pro/MECHANICASTRUCTURE结构分析软件包对其进行结构分析和优化分析,由于理论已经软件化,即使非专业分析工程师也能进行复杂模型的结构分析,大大提高了设计效率,增加产品的安全性。2用Pro/E建立模型的方法对于类似天线结构这样空间尺寸繁多的产品,通过Pro/ENGINEER强大的造型功能够迅速建立实体模型,并且修改很方便。借助Pro/Mesh模块提供的有限元网格划分功能,可将模型划分为实体(Solid)、板壳(Shell)或梁(Beam)等单元,并在此基础上添加约束和载荷,最终传递给有限元分析模块Pro/mechanic或其他分析软件,如ANSYS等进行计算。随着近年来三维设计软件的迅速推广,迅速地建立实体模型已不是什么难事,问题是如何使模型直接转化为正确的分析模型,下面就谈谈用Pro/ENGINEER建模时...

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