复合材料薄壁加筋抛物面天线仿真与优化
李伟张明
朱大雷
（北京卫星制造厂，北京100094）
刘洪新
文摘采用Patran/Nastran有限元软件对复合材料薄壁加筋抛物面天线进行了建模和仿真分析。重点分析了反射面铺层方式、加筋结构形式以及加强筋铺层对抛物面天线基频的影响。分析结果表明：采用[0/ 45/-45/90].铺层形式的反射面基频最高；增加径向和环向筋可大幅提高天线基频，其中加筋结构采用[0/30/ 90/-30]，铺层可进一步提高天线基频。通过有限元分析确定了基频最佳的复合材料抛物面天线结构，为制备薄壁加筋抛物面天线提供了指导。
关键调地物面天线，有限元分析，碳纤维/树脂基复合材料，加筋结构，模态分析
中图分类号：TB3
D0I:10.3969/j.issn.10072330.2015.06.006
SimulationandOptimizationofCompositeParabolic
AntennaWithStiffeningRibs
LIWei
ZHANGMing
ZHU DaleiLIU Hongxin
(Beijing Spaceerafts,Beijing100094)
Abstract By using the finite element analysis(FEA) software Patran/Nastran, the model of composite paraboli-c antenna was built and the structure properties were also simulated. The effects of reflector laying-up, and stffening rib structure and laying-up on the antenna fundamental frequency were further analyzed. The analysis results show that the fundamental frequency of the antenna reflector using the [0/45/45/90], laying-up is the highest. Fixing the cir-cumferential and radial ribs on the reflector can obviously improve the fundamental frequency. By using the [0/30/ 90/30], laying-up in the stiffening ribs, the antenna fundamental frequency is further increased. The optimal struc-ture of composite parabolic antenna with stiffening ribs is determined by FEA, which can provide the guidance for the preparation of this composite parabolic antenna.
Key wordsParabolic antenna, FEA, Carbon fiber reinforced resin composites, Structure with stiffening ribs Modal analysis
0引言
抛物面天线在航天器上有着广泛的应用，轻质量、高精度、高可靠性是天线系统的发展趋势[1]。目前航天器揽物面天线较多采用碳纤维复合材料蜂窝夹层结构，其优点是质量轻、结构简单。但由于碳纤维复合材料和铝蜂窝存在线胀系数不匹配，在空间高低温交变环境条件下蜂窝夹层结构易发生精度下降、脱粘等间题，降低了天线的可靠性。而另一种全复合材料天线结构可实现一体化成型，减少零部件数量，简化工艺流程，提高结构的在轨稳定性，是航天器天线发展的重要方向之一。全复合材料天线一般采用
收稿日期；20150923
薄壁加筋结构形式，该结构形式在航空领域应用较多，而在航天器天线领域研究还较少。
有限元分析是天线结构设计优化的重要工具，可实现复合材料结构固有频率、热变形、冲击变形、动力响应以及工艺仿真等分析[2-3)，方便快捷，能够加快复合材料结构设计和研制进度，为复合材料制造提供指导"]。针对航天用复合材料天线反射面，其有限元仿真主要集中在刚度仿真[5]，反射面铺层优化和反射面固有频率预测等方面。
本文针对航天器典型全复合材料薄壁加筋抛物面天线，采用Patran/Nastran有限元软件对薄壁加筋
作者简介：李伟，1991年出生，硕士，主要从事树脂基复合材料工艺研究。E-mail：1107770478@q9-eom 宇航材料工艺
2015年第6期
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万方数据
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