天线反射面的刚度仿真

《天线反射面的刚度仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、天线反射面的刚度仿真王亚锋鞠金山(中国电子科技集团公司第38研究所，安徽合肥230031)摘要：树脂基碳纤维复合材料(CFRP)产品具有轻质、高强度、高刚度等特点．本文从刚度设计的角度出发，对碳纤维复合材料天线反射面进行铺层设计，利用有限元分析软件对其刚度仿真，结果表明所有铺层方式均满足设计要求，但实际铺层时应考虑采取变形最小的准各向同性铺层【90／45，o／一45／礼．关键词：碳纤维复合材料；天线反射面；铺层设计；刚度仿真Sti仟nesssimuIatlOnOfantennarefIectOrWangYafen2JuJillShan(ChinaElectronic1’echnologyGro

2、upCo叩orationNo．38ResearchInstitllte，Hefei230031，China)Abstract：C曲onFiberRei血rcedPol舯er(CF]RJP)hadl沙twei曲曲蛐s呦g也，h诎姆ditych锄cteristics．FEAwasusedtodesignthelayerSoftheantennarenectormadeof(CHtP)inViewof堍idity；删chthe蛆te皿arenectorw丛c删edoutlayerdesi缪．St施essdefo册ation’ssiIIlulationwasuSedbyFEA．TheresultSsh

3、owthatanlayermeetdesi朗．Inreality，wethoughtthat[90／45／0／一45／孔wasad。pted·l畸words：CFRP；ante皿are：dector；layerdes远皿；stif伍esssinlulation1引言树脂基CFl蹬具有强度、刚度可设计性的特点，目前已大量应用于宇航、航空等工业领域。采用CFRP制造雷达天线具有轻质、高强度、高刚度、耐腐蚀、高精度的特点。而复合材料设计标准的不足成为限制复合材料应用的重要原因之一川。随着有限元分析的发展，可以用其对复合材料进行设计。研究人员做了不少的试验对有限元分析进行验证，表明有限元分析在复合材料

4、分析设计上具有较高的准确度u吲。本文主要用有限元分析软件肖璐ys对蜂窝夹芯结构的CH冲天线反射面在满足一定刚度条件下进行铺层设计。·427·2铺层设计的一般原则2．1单层板工程常数单向铺层的工程常数可依据组分材料的性能和组分的体积百分含量，并采用细观力学分析方法给出的公式来预测。碳纤维增强树脂基复合材料单向铺层的工程常数的预测公式H3为：纵向拉伸弹性模量：局=Er■+民(1一■)横向拉伸弹性模量：易掌≤嬲纵向泊松比：lJl=ur吩+‰(1一巧)横向泊松比：屹一qE／如纵横剪切弹性模量：Gl：=毛黼上面式中：Ef为碳纤维拉伸弹性模量：ElIl为基体拉伸弹性模量；uf为碳纤维泊松比；um为基体泊松

5、比；Gf为碳纤维剪切弹性模量；G。为基体剪切弹性模量；Vf为碳纤维体积含量：Vm=1．Vf为基体体积含量；n2，r112均由试验确定，对于碳纤维／环氧树脂可以取0．97。2．2铺层设计原则铺层设计是CFRP设计中的关键性的设计工作之一和特有的工作内容，其设计的合理与否直接影响着复合材料结构的强度、刚度、稳定性等重要性能以及分层、损伤、破坏和尺寸稳定性以及工艺性能等重要特性，直接影响到承载和使用功能。铺层设计主要包括：选取合适的铺层角，确定各种铺层角的铺层百分比和合理的铺层次序等。有关铺层设计的一般原则如下¨~51：(1)面板结构应采用均衡对称铺层，以避免耦合引起翘曲；(2)在面板的铺层结构中，

6、任一铺层角的铺层，其最小百分比应大于或等于6～10％；(3)同一铺层角的铺层不宜过多集中在一起：(4)如含有±450、Oo、900层，应尽量使450层用Oo层和900层隔开，也使00和900层用450层隔开，以降低层间应力。2．3铺层方式天线反射面为蜂窝夹层结构，碳纤维冈：氧树脂面板和铝蜂窝之间采用胶膜粘接，上、下面板均为8层层合板，铺层方式如表1所示，其中单层板厚度O．1衄，胶膜的厚度(考虑到在实际成型过程中胶膜中的胶粘剂会向面板发生流动，同时在有限元仿真软件中均把基体和·428·增强材料复合在一起考虑结构的宏观行为)在有限元仿真时考虑为O，铝蜂窝厚度为6mm。图1为【90／45／o／一45

7、／≈铺层示意图·3有限元刚度仿真3．1材料参数图1【90／45／o／一45／刁，夹层板铺层示意图B00／环氧复合材料单层板的材料弹性常数【6】：弹性模量E11=135GPa，E22=E33=7GPa，剪切模量G12=G13=G23=4．5GPa，泊松比V12=V13=0．3，V23=0．03，密度=1682．6K咖3；铝蜂窝的材料弹性常数m：弹性模量E33=1．29GPa，剪切模量G13=184．