雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)力學(xué)分析畢業(yè)論文

1、<p><b>　　學(xué) 號(hào) </b></p><p><b>　　密 級(jí) </b></p><p>　　哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文</p><p>　　雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)力學(xué)分析</p><p><b>　　哈爾濱工程大學(xué)</b></p>&l

2、t;p><b>　　2014年6月</b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào) </b></p><p>　　密 級(jí) </p><p>　　雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)力學(xué)分析</p><p>　　Mechanical analysis of radar antenna lifti

3、ng mechanism</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本篇論文是以有限元分析方法和隨機(jī)風(fēng)載荷為理論基礎(chǔ)，并應(yīng)用ANSYS軟件對(duì)雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)體建模和力學(xué)分析。根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)結(jié)構(gòu)的合理性進(jìn)行判斷和解釋?zhuān)缓蠼Y(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論，對(duì)升降結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。</p><p>　　本文首先介紹了有限元法和

4、ANSYS軟件，然后簡(jiǎn)述了風(fēng)的基本特性，特別是對(duì)平均風(fēng)進(jìn)行了重點(diǎn)的描述和討論。并根據(jù)建筑學(xué)概論把風(fēng)轉(zhuǎn)化為風(fēng)載荷，給出了其一般求解公式。在結(jié)構(gòu)有限元建模方面，定義了不同桿件的截面，以及梁?jiǎn)卧倪x取、劃分網(wǎng)格的技術(shù)，然后利用耦合解決了節(jié)點(diǎn)的鉸接和自由度約束問(wèn)題。運(yùn)用ANSYS軟件，對(duì)雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)建模，并分析在靜態(tài)風(fēng)載荷作用下的水平方向位移、垂直方向的沉降量以及應(yīng)力，對(duì)于出現(xiàn)應(yīng)力集中的地方，加以強(qiáng)化。最后通過(guò)運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量的理論，改變撐

5、桿的截面尺寸，探討其優(yōu)化設(shè)計(jì)。分析結(jié)果表明,在風(fēng)載荷作用下，此升降機(jī)構(gòu)位移量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但是也會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中問(wèn)題。</p><p>　　關(guān)鍵詞：有限元法；隨機(jī)風(fēng)載荷；升降機(jī)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This paper is based on the theory of finit

6、e element analysis method and stochastic wind load, and using ANSYS software for solid modeling of the radar antenna lifting mechanism and mechanics analysis. According to the analysis results, judge the rationality of t

7、he structure and explain, and combining with the theory of structure optimization design, optimize the lifting structure.</p><p>　　Firstly, this paper introduces the finite element method and ANSYS software,

8、 then, briefly describes the basic features of the wind, especially focuses on the average wind in the description and discussion . And according to the architecture of the wind into the wind load, its general solution f

9、ormula is given. In terms of structure finite element model, the different bar section is defined, as well as the selection of beam element, the grid technology, and then using coupling solves the problem</p><

10、p>　　Keywords: Finite element method; stochastic wind load; lifting mechanism; optimization design</p><p><b>　　目 錄 </b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>

11、　　1.1 課題的來(lái)源、背景和意義1</p><p>　　1.1.1 課題來(lái)源1</p><p>　　1.1.2 課題背景及意義1</p><p>　　1.2 有限元法及ANSYS1</p><p>　　1.3 升降機(jī)的發(fā)展2</p><p>　　1.3.1 升降機(jī)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2</p>

12、<p>　　1.3.2 升降機(jī)構(gòu)的分類(lèi)3</p><p>　　1.4 本篇論文的主要工作6</p><p>　　第2章 隨機(jī)風(fēng)載荷8</p><p><b>　　2.1 引言8</b></p><p>　　2.2 風(fēng)的基本特性8</p><p>　　2.2.1 風(fēng)的概述8&l

13、t;/p><p>　　2.3 風(fēng)載荷的形成8</p><p>　　2.4 風(fēng)載荷的作用9</p><p>　　2.4.1 風(fēng)向9</p><p>　　2.4.2 風(fēng)速的測(cè)量9</p><p>　　2.4.3 風(fēng)的作用9</p><p>　　2.5 風(fēng)載荷的計(jì)算10</p>

14、<p>　　2.5.1 風(fēng)壓10</p><p>　　2.5.2 風(fēng)載荷系數(shù)11</p><p>　　2.5.3 受風(fēng)面積11</p><p>　　2.6 本章小結(jié)11</p><p>　　第3章 結(jié)構(gòu)有限元建模的基本操作12</p><p><b>　　3.1 前言12</b&g

15、t;</p><p>　　3.2 幾何實(shí)體建模的圖元操作12</p><p>　　3.3 有限元建模的原則13</p><p>　　3.3.1 模型簡(jiǎn)化原則13</p><p>　　3.3.2 對(duì)稱(chēng)性應(yīng)用原則14</p><p>　　3.4 有限元網(wǎng)格的劃分14</p><p>　　3

16、.4.1 網(wǎng)格劃分方式15</p><p>　　3.4.2 網(wǎng)格劃分控制15</p><p>　　3.4.3 劃分網(wǎng)格的準(zhǔn)則16</p><p>　　3.5 節(jié)點(diǎn)的約束處理—耦合17</p><p><b>　　3.6 小結(jié)18</b></p><p>　　第4章 雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)的力

17、學(xué)分析19</p><p><b>　　4.1 引言19</b></p><p>　　4.2 雷達(dá)天線升降結(jié)構(gòu)的有限元模型19</p><p>　　4.3 靜態(tài)分析26</p><p>　　4.3.1 8級(jí)風(fēng)載荷作用下機(jī)構(gòu)的靜態(tài)分析26</p><p>　　4.3.2 10級(jí)風(fēng)載荷作用下

18、機(jī)構(gòu)的靜態(tài)分析28</p><p>　　4.3.3 12級(jí)風(fēng)載荷作用下機(jī)構(gòu)的靜態(tài)分析31</p><p>　　4.3.4 討論50 m/s的風(fēng)速下機(jī)構(gòu)的靜態(tài)分析34</p><p>　　4.4 升降機(jī)構(gòu)的合理性分析37</p><p><b>　　4.5 小結(jié)37</b></p><p>

19、;　　第5章 雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)的優(yōu)化38</p><p>　　5.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的設(shè)計(jì)變量38</p><p>　　5.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法38</p><p>　　5.3 優(yōu)化升降機(jī)構(gòu)的撐桿的截面尺寸39</p><p><b>　　5.4 小結(jié)41</b></p><p><

20、b>　　結(jié) 論42</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p>　　攻讀學(xué)士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成就45</p><p><b>　　致 謝46</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b>

21、;</p><p>　　1.1 課題的來(lái)源、背景和意義</p><p>　　1.1.1 課題來(lái)源</p><p>　　本論文課題研究來(lái)源于國(guó)防某軍事雷達(dá)項(xiàng)目，主要是研究“車(chē)載雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)力學(xué)分析”中的內(nèi)容。</p><p>　　1.1.2 課題背景及意義</p><p>　　在當(dāng)今世界整體和平，局部摩擦沖突，甚至小

22、規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)的大環(huán)境下，國(guó)家間利益與主權(quán)的重疊和沖突，在未來(lái)勢(shì)必會(huì)爆發(fā)小規(guī)模沖突或戰(zhàn)爭(zhēng)，然而電子信息戰(zhàn)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中作為取得勝負(fù)的先決條件，發(fā)揮著舉足輕重的作用。車(chē)載雷達(dá)以其機(jī)動(dòng)性能好，在復(fù)雜的環(huán)境和地域的條件下，基本不受到限制，快速的反應(yīng)能力，在軍事偵察以及情報(bào)收集被廣泛應(yīng)用，由于現(xiàn)代國(guó)家對(duì)于電子對(duì)抗戰(zhàn)越來(lái)越重視并且大力發(fā)展其信息對(duì)抗能力，外來(lái)軍事的電子干擾和監(jiān)測(cè)正干擾著地面車(chē)載雷達(dá)的正常工作，隱身性能的提升，反雷達(dá)導(dǎo)彈，超低空突防的威脅。

23、車(chē)載雷達(dá)以其優(yōu)良的機(jī)動(dòng)性能，快速展開(kāi)與撤收，并滿(mǎn)足公路運(yùn)輸?shù)臈l件，勢(shì)必會(huì)大大提高其戰(zhàn)爭(zhēng)中的生存能力，是有效面對(duì)敵對(duì)威脅的技術(shù)手段，也是今后世界軍事雷達(dá)發(fā)展的大勢(shì)所趨。</p><p>　　天線升降機(jī)構(gòu)是雷達(dá)系統(tǒng)的重要承重組件，要在不同環(huán)境下，天線車(chē)進(jìn)入陣地之后，快速將天線組件舉升到高處，進(jìn)入工作狀態(tài)，撤收后能將天線組件收回。</p><p>　　1.2 有限元法及ANSYS</p&g

24、t;<p>　　有限元是一種專(zhuān)門(mén)求解偏微分方程的數(shù)值計(jì)算方法，有一定的一般性和實(shí)用性[1]，并且很容易被推廣和接受，所以，自從有限元方法誕生以來(lái)，關(guān)于有限元方面的研究理論和一些實(shí)踐的應(yīng)用上都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展[2]。</p><p>　　現(xiàn)在，有限元方法已經(jīng)變成為了工程實(shí)踐和科學(xué)研究等領(lǐng)域的一項(xiàng)必不可少的分析方法和手段[3]。20世紀(jì)60年以后，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和極其廣泛的應(yīng)用，有限元法得到突

25、飛猛進(jìn)的發(fā)展[4]。</p><p>　　現(xiàn)在所用的ANSYS帶有了直接可以操作的GUI（可以顯示圖形）工作界面，整個(gè)命令菜單，工具欄和對(duì)話框等，這些功能與過(guò)去的版本相比已經(jīng)有很大的進(jìn)步了。在航空航天領(lǐng)域、汽車(chē)制造領(lǐng)域、以及核工程領(lǐng)域等，你都能發(fā)現(xiàn)ANSYS已經(jīng)被深入的應(yīng)用于這些行業(yè)之中。只有先透徹地理解有限元法的理論精髓和它的優(yōu)缺點(diǎn)，工程技術(shù)人員才能更好地使用ANSYS等軟件解決一些實(shí)際的工程問(wèn)題。</p

26、><p>　　在很多操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)中都能運(yùn)行ANSYS軟件，包含個(gè)人電腦和大型計(jì)算機(jī)，ANSYS軟件的兼容性極好，可以在同類(lèi)產(chǎn)品和工作平臺(tái)運(yùn)行其文件。多物理耦合的功能是ANSYS的一個(gè)十分重要的功能，這一特性能讓它在相同的模型上進(jìn)行不同種類(lèi)的耦合計(jì)算，這大大方便了工程技術(shù)人員的實(shí)際使用和操作。并且，ANSYS可以和大多數(shù)CAD軟件相結(jié)合起來(lái)應(yīng)用，做到圖形及其他相關(guān)文件的共享，這是現(xiàn)代軟件設(shè)計(jì)的一個(gè)重要要求。當(dāng)然AN

27、SYS軟件還提供一個(gè)可以改進(jìn)的清單，可以幫助進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等[5]。</p><p>　　1.3 升降機(jī)的發(fā)展</p><p>　　升降機(jī)是屬于一個(gè)歷史范疇的概念，在十九世紀(jì)九十年代前，那時(shí)人類(lèi)還沒(méi)有發(fā)明電梯，在那個(gè)時(shí)候載人或者載物的升降裝置，就叫做升降機(jī)。當(dāng)然，在距離我們很遠(yuǎn)的時(shí)代，即原始的和簡(jiǎn)單的升降工具，應(yīng)該叫做絞車(chē)。</p><p>　　自從電梯被發(fā)明以后

28、，在這期間一百多年內(nèi)，兩大類(lèi)升降設(shè)備：電梯和起重機(jī)，一直處于不斷地發(fā)展與改進(jìn)之中。升降機(jī)逐步發(fā)展為電梯，當(dāng)然也逐漸發(fā)展成了起重機(jī)等。 現(xiàn)在的升降機(jī)都朝向起重機(jī)類(lèi)方向發(fā)展，主要包括曲線施工升降機(jī)、鋼索式液壓提升裝置、施工升降機(jī)、簡(jiǎn)易升降機(jī)、升降作業(yè)平臺(tái)和高空作業(yè)車(chē)等[6]。這些都屬于升降機(jī)一般所包含的范疇。</p><p>　　第一部分：升降機(jī)狹義所包含的范圍，主要是施工升降機(jī)和簡(jiǎn)易升降機(jī)[6]。</p>

29、;<p>　　第二部分：大致是屬于電梯范圍內(nèi)的，主要是雜物電梯、自動(dòng)人行道和特殊類(lèi)型的電梯，主要包括特殊類(lèi)型電梯中的傾斜電梯和通用的樓梯電梯，當(dāng)然也包括家庭電梯—準(zhǔn)確地說(shuō)它屬于住宅電梯范疇，而且住宅電梯也是乘客電梯中的一種。</p><p>　　第三部分：其他的升降設(shè)備，包括礦井電梯（也可以叫做礦井提升機(jī)）、短程穿梭系統(tǒng)和單軌交通[6]。</p><p>　　當(dāng)今社會(huì)，升降機(jī)

30、仍然是一種非常重要的升降設(shè)備，現(xiàn)在最大的問(wèn)題就是升降機(jī)的安全問(wèn)題，很多新聞報(bào)導(dǎo)過(guò)此類(lèi)事故的發(fā)生，因此要對(duì)此類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行警惕和非常大地關(guān)注。</p><p>　　1.3.1 升降機(jī)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　據(jù)研究表明，中國(guó)已經(jīng)成為了全球升降機(jī)最大的市場(chǎng)，具體來(lái)說(shuō)就是中國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的升降機(jī)生產(chǎn)基地，并且擁有者最多的升降機(jī)[6]。</p><p>　　當(dāng)

31、今，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)工藝的突飛猛進(jìn)，我國(guó)所年產(chǎn)升降機(jī)數(shù)量屢創(chuàng)新高，并且產(chǎn)品質(zhì)量也獲得了國(guó)際市場(chǎng)的認(rèn)可。巨大的生產(chǎn)力和良好的質(zhì)量，不僅能夠滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)對(duì)各種升降機(jī)構(gòu)的需求，同時(shí)可以外銷(xiāo)到國(guó)際市場(chǎng)。升降機(jī)所擁有的巨大潛力市場(chǎng)幾乎引起了所有全世界升降機(jī)企業(yè)的空前關(guān)注。近年來(lái)，中國(guó)出臺(tái)了一系列的調(diào)控政策，就是為了使得升降機(jī)市場(chǎng)更加規(guī)范，更加具有競(jìng)爭(zhēng)力。升降機(jī)行業(yè)在中國(guó)的發(fā)展取得了前所未有的成就，產(chǎn)品數(shù)量也突飛猛進(jìn)。</p>

32、<p>　　然而由于中國(guó)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡性，升降機(jī)行業(yè)的發(fā)展就體現(xiàn)出了明顯的不均勻性。一些工業(yè)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)例如華東和華南地區(qū)，已經(jīng)成為了中國(guó)升降機(jī)行業(yè)的制造中心。</p><p>　　而在近20年，在世界范圍類(lèi)，升降機(jī)行業(yè)發(fā)生了巨大的變化。機(jī)動(dòng)升降機(jī)和全固定升降機(jī)產(chǎn)品的快速發(fā)展，原有的產(chǎn)品和市場(chǎng)的格局已經(jīng)被打破，在經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展下和市場(chǎng)機(jī)制的作用下，造成了世界升降機(jī)構(gòu)這一行業(yè)更加趨于一體化。&l

33、t;/p><p>　　升降機(jī)的主要生產(chǎn)國(guó)是美國(guó)、日本、德國(guó)、法國(guó)、意大利等。美國(guó)是工程升降機(jī)的主要生產(chǎn)國(guó)，又是世界上最大的市場(chǎng)之一，然而日本和德國(guó)在技術(shù)和實(shí)力上的崛起，使得美國(guó)在全球市場(chǎng)的整體占有率受到?jīng)_擊[7]。當(dāng)今世界，由于各種工程的需要，升降機(jī)的需求量越來(lái)越大，因此其前景與市場(chǎng)是不可估量的，但是由于各國(guó)對(duì)其市場(chǎng)的愈加重視，未來(lái)在升降機(jī)行業(yè)必然會(huì)更加具有競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　1.3

34、.2 升降機(jī)構(gòu)的分類(lèi)</p><p>　　目前升降機(jī)構(gòu)通常所采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式主要有套缸式、剪叉式、桁架套疊式和導(dǎo)軌式三種方式[6]。</p><p>　　套缸式通常使用在載荷比較小和計(jì)算結(jié)果精度要求不是太高的情況下的場(chǎng)所。如果作用載荷相對(duì)比較大或者舉升的高度比較高時(shí)，這時(shí)套缸的直徑太小的話，整個(gè)機(jī)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)非常大的左右擺動(dòng)，安全性達(dá)不到要求。</p><p>

35、　　然而，要保證套缸式升降機(jī)構(gòu)的剛性就必須增大套缸的直徑，這時(shí)，液壓油的用量和升降機(jī)構(gòu)的本身的自重就會(huì)太大，這不利于公路機(jī)動(dòng)運(yùn)輸。套缸式升降機(jī)如圖1.1所示：</p><p>　　圖1.1 套缸式升降機(jī)</p><p>　　桁架套疊式也是一種經(jīng)常使用的升降機(jī)構(gòu)，在機(jī)動(dòng)的運(yùn)輸中也會(huì)經(jīng)常的使用。然而主要的缺點(diǎn)是升降機(jī)構(gòu)舉升到較大地高度時(shí)，如果想要保證擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜精度，特別是導(dǎo)向部分難度是非常

36、大的，花費(fèi)的成本也會(huì)很高。而且，如果要達(dá)到舉升25米的升降高度，所需要的升降機(jī)構(gòu)的節(jié)數(shù)比較多，因此這些節(jié)該進(jìn)行怎樣的合理布局也會(huì)顯得相當(dāng)困難。桁架式升降機(jī)構(gòu)如圖1.2所示：</p><p>　　圖1.2 桁架式升降機(jī)</p><p>　　剪叉式結(jié)構(gòu)在升降機(jī)構(gòu)中可以說(shuō)是應(yīng)用的最廣泛的一種升降機(jī)構(gòu)，在固定的和機(jī)動(dòng)方面應(yīng)用的都是非常普遍的。</p><p>　　其有很多的

37、優(yōu)點(diǎn)，主要是結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較簡(jiǎn)單的，而且升降速度是非常迅速的，一般就能達(dá)到5~10米/分鐘。而且，國(guó)內(nèi)目前所采用的普遍是十六米以下的升降機(jī)構(gòu)，如果超過(guò)了這個(gè)高度，那么在對(duì)升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行加工的精度和工藝水平就有非常高的要求。</p><p>　　剪叉式升降機(jī)構(gòu)如圖1.3所示：</p><p>　　圖1.3 剪叉式升降機(jī)構(gòu)</p><p>　　此外經(jīng)常在樓層中和一些商場(chǎng)

38、里面，其他升降機(jī)構(gòu)也是很普遍的，例如：導(dǎo)軌式升降機(jī)和傾斜電梯。</p><p>　　導(dǎo)軌式升降機(jī)構(gòu)如圖1.4所示：</p><p>　　圖1.4 導(dǎo)軌式升降機(jī)構(gòu)</p><p>　　傾斜電梯如圖1.5所示</p><p><b>　　圖1.5 傾斜電梯</b></p><p>　　1.4 本篇論文

39、的主要工作</p><p>　　本篇論文主要是對(duì)雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，這其中涉及平均風(fēng)速的定義，風(fēng)載荷的計(jì)算、加載的模擬和對(duì)幾何實(shí)體結(jié)構(gòu)——升降機(jī)構(gòu)有限元建模，并應(yīng)用ANSYS軟件來(lái)對(duì)雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析。并討論此升降機(jī)構(gòu)的舉升能力、水平方向的位移、垂直方向的沉降量和總體設(shè)計(jì)的合理性，并且根據(jù)結(jié)果開(kāi)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 </p><p>　　雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)有限元分析過(guò)程大致

40、如下[8]： </p><p>　　概括本篇論文的主要工作可歸納如下：</p><p>　　第一步：介紹一下風(fēng)的基本特性，以及平均風(fēng)的概念，不考慮脈動(dòng)風(fēng)，把風(fēng)作為一種靜載荷看待施加于結(jié)構(gòu)之上。了解相關(guān)的風(fēng)載荷計(jì)算公式，以及風(fēng)載荷系數(shù)的定義和取值，特別是風(fēng)壓計(jì)算公式。通過(guò)公式對(duì)風(fēng)載荷進(jìn)行可

41、操作性的實(shí)現(xiàn)。為后面的風(fēng)載荷加載做好充足的準(zhǔn)備。</p><p>　　第二步：在對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模之前，要深入學(xué)習(xí)ANSYS軟件的操作，特別是對(duì)如何網(wǎng)格劃分問(wèn)題進(jìn)行探討，還有自定義截面梁?jiǎn)卧倪x取，以及結(jié)點(diǎn)的約束問(wèn)題即是梁與梁之間的連接問(wèn)題，都至關(guān)重要。并以雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)建模為例，應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)，使整個(gè)建模的約束和網(wǎng)格問(wèn)題都得到解決，為后面的分析打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　第三步：

42、利用ANSYS軟件，對(duì)雷達(dá)升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析。主要是進(jìn)行靜態(tài)分析，然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，做出相應(yīng)的評(píng)價(jià)并給出實(shí)際建議。</p><p>　　第四步：對(duì)優(yōu)化的理論和方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠懻?，并以升降機(jī)構(gòu)為對(duì)象，探討其舉升能力和剛度，判斷所得結(jié)果的合理性。</p><p><b>　　第2章 隨機(jī)風(fēng)載荷</b></p><p><b>　　2

43、.1 引言</b></p><p>　　自然風(fēng)是一種隨機(jī)載荷，無(wú)論是在露天條件下工作的任何機(jī)器設(shè)備，都會(huì)受到一定的風(fēng)載荷的作用[9]。由于經(jīng)常工作在野外，雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)除了受到天線重力載荷和自重以外，風(fēng)載荷也是一種不可忽視的外載荷。特別是在計(jì)算強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性時(shí)，隨機(jī)風(fēng)載荷是必須作為一種外載荷來(lái)考慮的。而且風(fēng)載荷會(huì)引起整個(gè)雷達(dá)升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)變形和沉降，如果變形位移過(guò)大會(huì)直接影響整個(gè)雷達(dá)的正常工作，

44、由風(fēng)導(dǎo)致的事故是風(fēng)載荷造成整體的翻轉(zhuǎn)或者局部失穩(wěn)變形，因此在整個(gè)計(jì)算模擬過(guò)程中，風(fēng)載荷是必須考慮的載荷，其影響是不可避免的另一重要因素。</p><p>　　而在對(duì)雷達(dá)升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定范圍的定性分析時(shí)，就要找到一種風(fēng)載荷模擬的方式來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)加載，而要使風(fēng)載荷模擬的形式在實(shí)際真實(shí)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中計(jì)算使用，這就必須要求模擬的風(fēng)載荷盡可能的滿(mǎn)足和適合自然風(fēng)的一些特性，并且在適用范圍上要滿(mǎn)足有效性和普適性。</p&

45、gt;<p>　　2.2 風(fēng)的基本特性</p><p>　　2.2.1 風(fēng)的概述</p><p>　　風(fēng)是由平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)兩部分組成，時(shí)間長(zhǎng)周期部分，通常持續(xù)在十分鐘以上，時(shí)間短周期部分，一般持續(xù)只有幾秒左右，換種說(shuō)法就是分為平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)二個(gè)不同的部分分析[10]。風(fēng)是一種流體，但密度是比較小的，是一種動(dòng)載荷。</p><p>　　平均風(fēng)是一種相對(duì)穩(wěn)

46、定地風(fēng)，可以看作是一種靜態(tài)力作用，而脈動(dòng)風(fēng)是一種瞬時(shí)陣風(fēng)，變化周期不規(guī)則，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊力作用，強(qiáng)大地脈動(dòng)風(fēng)也會(huì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大地影響，有時(shí)計(jì)算除了考慮風(fēng)的靜力作用還要考慮沖擊力的作用。</p><p>　　然而，對(duì)于剛度很大的雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)，脈動(dòng)風(fēng)的動(dòng)力作用影響很小，因此只需考慮平均風(fēng)靜力加載作用，對(duì)于剛度較小的其他結(jié)構(gòu)，例如：天線等，風(fēng)的動(dòng)力作用是必須計(jì)算的。</p><p>　

47、　2.3 風(fēng)載荷的形成</p><p>　　不考慮地球表面空氣團(tuán)自身的重力，也不考慮空氣團(tuán)與地面的摩擦力，大氣層可以近似看作很多密度不同的層流層，由于這些分層的相對(duì)流動(dòng)產(chǎn)生了風(fēng)，物體表面所受到的風(fēng)力是由壓差阻力和摩擦阻力組成的[11]。</p><p>　　由于空氣作為流體具有一定的粘性，在物體表面附近邊界層各流層之間的粘滯力叫做摩擦力。對(duì)于整體流線型的結(jié)構(gòu)，壓差阻力相對(duì)較小，主要考慮摩擦

48、阻力，而對(duì)于非流線型結(jié)構(gòu)，摩擦阻力比壓差阻力相對(duì)小的多，所以主要考慮壓差阻力。因此，雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)主要受到壓差阻力的作用。</p><p>　　2.4 風(fēng)載荷的作用</p><p><b>　　2.4.1 風(fēng)向</b></p><p>　　空氣質(zhì)量流速方向稱(chēng)為風(fēng)。如果空氣由東面吹來(lái)那就稱(chēng)為東方風(fēng)。風(fēng)向能由風(fēng)向標(biāo)（一種圍繞立軸旋轉(zhuǎn)的金屬片）表示

49、儀器指示，而且，從葉片和主軸承的固定棒位置之間可觀察到的風(fēng)。</p><p>　　事實(shí)上，在一些相對(duì)重要的場(chǎng)合和環(huán)境中，風(fēng)向和風(fēng)速可在精密儀器同時(shí)使用時(shí)，連續(xù)測(cè)量并記錄。</p><p>　　2.4.2 風(fēng)速的測(cè)量</p><p>　　測(cè)量風(fēng)速的儀表可以大致分為三類(lèi)：旋轉(zhuǎn)式測(cè)量，壓力式測(cè)量和其他方式[12]。</p><p>　　最常用的旋轉(zhuǎn)

50、式風(fēng)速表是風(fēng)懷式風(fēng)速表。這種風(fēng)速表的內(nèi)部組成是三個(gè)風(fēng)杯與轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子是由短軸連接組成，風(fēng)杯和轉(zhuǎn)子繞著球軸承旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸下部驅(qū)動(dòng)一個(gè)被包圍在定子中的多極永磁體[12]。</p><p>　　指示器測(cè)出隨風(fēng)速變化的電壓，顯示出對(duì)應(yīng)的風(fēng)速值。當(dāng)風(fēng)速達(dá)1~2 m/s時(shí)，風(fēng)懷式風(fēng)速表就可以啟動(dòng)。風(fēng)速由10m/s突然變到20m/s時(shí)，風(fēng)速計(jì)記錄到的響應(yīng)時(shí)間 大約是1.3s,此外還有微型多葉片風(fēng)力機(jī)的的壓力風(fēng)速表[12]。 <

51、;/p><p>　　壓力式風(fēng)速表中，在現(xiàn)代最常用是皮托管。皮托管的發(fā)明者是法國(guó)工程師Hcnri Pitot。皮托管是由兩部分組成：總壓探頭和靜止探頭，利用流動(dòng)空氣的總壓（滯止壓力）與靜壓之差，即動(dòng)壓來(lái)測(cè)量風(fēng)速。</p><p>　　其他方式，例如有熱線風(fēng)速儀等。</p><p>　　2.4.3 風(fēng)的作用</p><p>　　雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)在承受

52、到風(fēng)的作用之后，不但在迎風(fēng)方向產(chǎn)生風(fēng)力的作用，而和其相互垂直的橫向上，也產(chǎn)生風(fēng)力的作用，還會(huì)產(chǎn)生風(fēng)力矩，這是風(fēng)作為一種載荷有區(qū)別于其他載荷的特征。如圖2.1所示： </p><p><b>　　迎風(fēng)方向風(fēng)速</b></p><p><b>　　——平均風(fēng)速</b></p><p><b>　　圖2.1&l

53、t;/b></p><p>　　一般情況下，升降機(jī)構(gòu)在受到風(fēng)力的作用，橫向風(fēng)力的作用效果大概只有迎風(fēng)所受力的作用的四分之一，因此，橫向風(fēng)力影響作用較小，可以不加考慮。</p><p>　　2.5 風(fēng)載荷的計(jì)算</p><p>　　因垂直剪叉構(gòu)件長(zhǎng)度方向的表面受風(fēng)面積比平行剪叉構(gòu)件的受風(fēng)面積大，所以風(fēng)載荷大，此方向?yàn)槔走_(dá)天線升降機(jī)構(gòu)抗翻轉(zhuǎn)能力最薄弱的面。作用在升

54、降機(jī)構(gòu)的風(fēng)載荷與風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值，基本風(fēng)壓，受風(fēng)面積（即升降機(jī)構(gòu)的尺寸大小和形狀有關(guān)）。因此，升降機(jī)構(gòu)所收到的風(fēng)載荷可以由以下公式求得：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，F(xiàn)是風(fēng)載荷；是風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值；S是受風(fēng)面積；是瞬時(shí)風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)；是局

55、部風(fēng)壓體型系數(shù)；是風(fēng)壓高度變化系數(shù)。</p><p><b>　　2.5.1 風(fēng)壓</b></p><p>　　由于升降機(jī)構(gòu)的阻擋，使整個(gè)機(jī)構(gòu)附近空氣流通受阻，動(dòng)壓開(kāi)始下降，靜壓開(kāi)始升高，整個(gè)機(jī)構(gòu)的側(cè)面和背面產(chǎn)生局部渦流，靜壓下降和遠(yuǎn)處受阻礙的空氣氣流相比，這種靜壓的升高和降低統(tǒng)稱(chēng)為風(fēng)壓[13]。該壓力是垂直于由風(fēng)壓空氣流動(dòng)方向的平面。</p><

56、p>　　根據(jù)伯努利方程得出的風(fēng)－壓關(guān)系，風(fēng)的動(dòng)壓為：</p><p><b>　　（2-3）</b></p><p>　　其中為風(fēng)壓[N/㎡]，ρ為空氣密度[kg/m3]，v為風(fēng)速[m/s]。</p><p>　　由于空氣密度(ρ)重度(r)的關(guān)系為 r=ρ·g, 因此有 ρ=r/g。在(1)中使用這一關(guān)系，得到</p&g

57、t;<p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　此式為標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓公式。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(氣壓為1013 MPa, 溫度為15℃), 空氣重度 r=0.01225 [kN/m3]。重力加速度一般取g=9.8[m/s2], 我們得到基本風(fēng)壓公式：</p><p>　　（kN/m2） （2-5）</p>&l

58、t;p>　　此公式為用風(fēng)速計(jì)算基本風(fēng)壓的一般公式。應(yīng)該指出的是，空氣的密度和重力加速度隨海拔和緯度的變化而發(fā)生改變。一般來(lái)說(shuō)，空氣的密度在較高的海拔上要比在海拔較低的地區(qū)小，即在一樣的風(fēng)速情況下，在相同的溫度下，整個(gè)機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的風(fēng)壓在海拔高的地區(qū)上比在海拔低的地區(qū)小。</p><p>　　2.5.2 風(fēng)載荷系數(shù)</p><p>　　風(fēng)載荷系數(shù)有：瞬時(shí)風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)；局部風(fēng)壓體型系數(shù)；

59、風(fēng)壓高度變化系數(shù)。</p><p>　　在此升降機(jī)構(gòu)計(jì)算中： =1，在迎風(fēng)側(cè)面取值為+0.8，在背風(fēng)側(cè)面取值-0.5，=(0.8+0.5), =1.42。</p><p>　　2.5.3 受風(fēng)面積</p><p>　　受風(fēng)面積一般取認(rèn)為是垂直于風(fēng)方向的投影面積，此升降結(jié)構(gòu)可以取為投影面積最大的面積，即整個(gè)機(jī)構(gòu)的平行面積作為受風(fēng)面積S。</p><

60、p>　　因此，在計(jì)算風(fēng)載荷時(shí)，直接計(jì)算受風(fēng)面尺寸的面積即可。</p><p><b>　　2.6 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先對(duì)風(fēng)的基本特性進(jìn)行描述，主要研究的是平均風(fēng)，作為一種靜力載荷計(jì)算[14]。并介紹了風(fēng)載荷形成的基本原理，以及風(fēng)載荷的作用.其次是介紹各種風(fēng)速的測(cè)量，和風(fēng)載荷的計(jì)算，并給出了風(fēng)載荷基本通用的計(jì)算公式，同時(shí)給出了風(fēng)壓的計(jì)算和

61、三個(gè)風(fēng)載荷系數(shù)的具體取值，為以后章節(jié)施加風(fēng)載時(shí)做準(zhǔn)備。</p><p>　　第3章 結(jié)構(gòu)有限元建模的基本操作</p><p><b>　　3.1 前言 </b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)有限元建模是實(shí)現(xiàn)對(duì)所要分析實(shí)際結(jié)構(gòu)的必要前提。這種方式相對(duì)更加智能化，而且充滿(mǎn)了使用者更加自我的判斷。對(duì)有限元建模理解不同的人使用同一款有限元軟件來(lái)分析同一

62、個(gè)結(jié)構(gòu)時(shí)，那么分析所得到的結(jié)果可能也不一樣，這就是建模時(shí)的區(qū)別所致。因此，如何把一個(gè)幾何實(shí)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行最合理的有限元建模，顯得是如此的困難和重要。這就要求使用者必須具備一定的數(shù)學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)，工程問(wèn)題的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，和熟悉軟件的基本操作，并且要有敏銳的洞察力，合理的判斷能力，對(duì)結(jié)構(gòu)做出更合理的建模，滿(mǎn)足其物理特性，同時(shí)又滿(mǎn)足一定的計(jì)算要求。</p><p>　　在對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模（例如發(fā)動(dòng)機(jī)，飛機(jī)機(jī)翼，內(nèi)燃機(jī)等）

63、分析時(shí)，通常會(huì)花費(fèi)大量的人的精力和時(shí)間，這也是操作人員非常煩惱的問(wèn)題。怎樣做到有效，快速，合理地對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模一直被業(yè)界廣為關(guān)注，也是技術(shù)人員深刻關(guān)切的問(wèn)題。所以，有限元建模的合理與否是對(duì)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算結(jié)果正確的重中之重。這也是本篇論文能否繼續(xù)與成功的關(guān)鍵所在。</p><p>　　3.2 幾何實(shí)體建模的圖元操作</p><p>　　ANSYS提供了幾何實(shí)體建模的功能，雖然關(guān)于此功能沒(méi)

64、有設(shè)計(jì)出非常好操作的GUI操作界面，但是這些功能可以滿(mǎn)足操作者進(jìn)行有限元分析的要求。使用ANSYS操作進(jìn)行幾何建模，主要的內(nèi)容包含圖元的基本操作、圖元通用操作和圖元布爾操作。</p><p>　　在通過(guò)ANSYS最終建立的有限元模型中，所有的圖元都可以按層次關(guān)系進(jìn)行分層。各層圖元按層次關(guān)系從低到高依次為[5]：關(guān)鍵點(diǎn)（包括點(diǎn)載荷）；線（包括線載荷）；面（包括面載荷）；體（包括體載荷）；節(jié)點(diǎn)（包括節(jié)點(diǎn)載荷）；網(wǎng)格單

65、元（包括單元載荷）。并且根據(jù)創(chuàng)建幾何模型圖元的順序不同，可以將ANSYS中的幾何建模方式分為兩種基本方式，一個(gè)是自上而下建模，另一個(gè)是自下而上建模。</p><p>　　自下向上建模即首先定義模型的最低級(jí)的圖元即關(guān)鍵點(diǎn)，再依次在關(guān)鍵點(diǎn)上創(chuàng)建線或體，在線上創(chuàng)建體的順序創(chuàng)建幾何模型的建模過(guò)程；自上而下建模就是首先創(chuàng)建高級(jí)圖元層次，有高級(jí)圖元在ANSYS程序的輔助下自動(dòng)生成低級(jí)圖元的幾何模型建模過(guò)程。合理地使用兩種建模

66、方法，可以發(fā)揮在ANSYS中建模的效率。另外，ANSYS還提供了很多模型操作的功能，包括布爾運(yùn)算、拉伸、旋轉(zhuǎn)、復(fù)制等。</p><p>　　關(guān)鍵點(diǎn)是ANSYS有限元模型里最低級(jí)的圖元，可以直接創(chuàng)建，也可以通過(guò)建立更高級(jí)的單元自動(dòng)生成，在自上而下建模的過(guò)程中，首先創(chuàng)建的應(yīng)該是關(guān)鍵點(diǎn)[5]。關(guān)鍵點(diǎn)是空間中的點(diǎn)，關(guān)鍵點(diǎn)還分為普通關(guān)鍵點(diǎn)和硬點(diǎn)。主要有以下方法來(lái)創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)：通過(guò)空間的位置定義關(guān)鍵點(diǎn)；通過(guò)線上給定位置定義關(guān)鍵

67、點(diǎn)；通過(guò)三點(diǎn)確定圓弧中心定義關(guān)鍵點(diǎn)[5]；通過(guò)兩關(guān)鍵點(diǎn)生成關(guān)鍵點(diǎn)；通過(guò)節(jié)點(diǎn)定義關(guān)鍵點(diǎn)；計(jì)算并移動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)到交點(diǎn)生成關(guān)鍵點(diǎn)等。線可用于表示幾何模型的邊，可以通過(guò)空間坐標(biāo)、關(guān)鍵點(diǎn)的創(chuàng)建，或生成面和體時(shí)自動(dòng)生成。主要由以下操作：由兩關(guān)鍵點(diǎn)創(chuàng)建直線；由三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)生成弧線；由圓心和半徑創(chuàng)建圓弧等。面的主要操作主要是由關(guān)鍵點(diǎn)定義面；通過(guò)邊界線定義面；倒角面；通過(guò)偏移和部分復(fù)制生成面等[5]?；倔w的操作包括：由頂點(diǎn)、邊界定義，由偏移、拉伸生成體。&l

68、t;/p><p>　　3.3 有限元建模的原則</p><p>　　3.3.1 模型簡(jiǎn)化原則</p><p>　　車(chē)載雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)整個(gè)實(shí)物模型其實(shí)是相當(dāng)不簡(jiǎn)單的，如果在建立力學(xué)模型的時(shí)候，沒(méi)有簡(jiǎn)化，全部按照實(shí)物來(lái)，那么在進(jìn)行機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)的輸入，然后在分析時(shí)整個(gè)工作量是非常龐大的。當(dāng)然，介于一些實(shí)際結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，這種做法幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的，也不是必要的。根據(jù)于實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)

69、，簡(jiǎn)化實(shí)物結(jié)構(gòu)后再進(jìn)行建立有限元的模型，得到的計(jì)算結(jié)果與實(shí)物測(cè)試結(jié)果誤差在實(shí)際工程可接受的范圍之內(nèi)，所以這種簡(jiǎn)化是值得接受和認(rèn)同的。例如本篇論文所要分析的車(chē)載雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)，其升降機(jī)構(gòu)采用的是七級(jí)剪叉式結(jié)構(gòu)組合，各個(gè)支架之間的連接點(diǎn)是十分復(fù)雜的，基本上都是鉸接，對(duì)于此種情況的超靜定結(jié)構(gòu)基本節(jié)點(diǎn)在簡(jiǎn)化都按照鉸接處理進(jìn)行耦合，整個(gè)結(jié)構(gòu)就簡(jiǎn)化為梁?jiǎn)卧M成。</p><p>　　怎樣簡(jiǎn)化實(shí)物機(jī)構(gòu)，建立有限元模型，基本上

70、沒(méi)有什么可以遵循的原則和規(guī)律，并且這方面也很少有人做，只是書(shū)上一些簡(jiǎn)約的建議性的指導(dǎo)，無(wú)法給我們?cè)趯?duì)實(shí)際機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模的有用的指導(dǎo)，特別是分析相當(dāng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)[15]。因此，在實(shí)際建模中只有憑借工程技術(shù)人員進(jìn)行切實(shí)的實(shí)際判斷，然后對(duì)模型進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化，才能建立有效地力學(xué)模型。不可否認(rèn)，長(zhǎng)期解決此類(lèi)問(wèn)題并積累豐厚經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，在面對(duì)同一類(lèi)型或者相似結(jié)構(gòu)的時(shí)候，能夠憑借大腦中積累的經(jīng)驗(yàn)，做出合理的判斷。</p><p>

71、;　　因?yàn)閷?shí)物機(jī)構(gòu)往往是復(fù)雜的，建立有限元模型的時(shí)候有些細(xì)節(jié)性的問(wèn)題一定要忽略，例如一些焊縫、墊片、圓弧角等。當(dāng)然，這些細(xì)節(jié)不是盲目的忽略，有些對(duì)整個(gè)問(wèn)題的研究幾乎沒(méi)有什么影響是可以不考慮的。如果細(xì)節(jié)和載荷的施加有關(guān)，或者跟約束相關(guān)，是不可以不考慮的。但是現(xiàn)在也沒(méi)有這方面的準(zhǔn)則，遇到這種問(wèn)題就應(yīng)該根據(jù)實(shí)際機(jī)構(gòu)和目標(biāo)所求，進(jìn)行實(shí)際詳細(xì)地分析和研究。</p><p>　　當(dāng)其他兩個(gè)尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于另外一個(gè)尺寸時(shí)，那么這個(gè)

72、結(jié)構(gòu)就可以看作成桿件結(jié)構(gòu)，這種三維實(shí)體簡(jiǎn)化方式叫做減維，這也是進(jìn)行有限元建模的一種比較實(shí)用的手段。雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)的支架和撐桿就可以看作是梁，有軸力作用，也有彎矩和剪力的作用，可以用梁?jiǎn)卧M(jìn)行處理。</p><p>　　在實(shí)際的工程應(yīng)用機(jī)構(gòu)中，通常采用梁?jiǎn)卧シ治鰟偧軝C(jī)構(gòu)，而采用桿單元去分析桁架機(jī)構(gòu)，若要計(jì)算剪應(yīng)力及彎矩等，可以采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬。那么梁究竟是怎么定義的也沒(méi)有太固定的標(biāo)準(zhǔn)，通常認(rèn)為其在某一個(gè)方向的

73、尺寸與另二個(gè)方向的最大尺寸的比值大于等于5時(shí)，就認(rèn)為這種桿件為梁。這些簡(jiǎn)化的處理會(huì)在我們建立有限元分析模型的時(shí)候給予我們莫大的幫助，是處理復(fù)雜機(jī)構(gòu)的計(jì)算模型的行之有效的原則。</p><p>　　3.3.2 對(duì)稱(chēng)性應(yīng)用原則</p><p>　　對(duì)稱(chēng)性是廣泛存在于在各種結(jié)構(gòu)中的，存在完全對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)只需要把整體結(jié)構(gòu)的一部分繞某個(gè)中心點(diǎn)、軸線或平面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、鏡像等操作，就能夠得到整體結(jié)構(gòu)，而不改

74、變整體結(jié)構(gòu)的約束和物理?xiàng)l件，整體特征不變。</p><p>　　在ANSYS建模中，可以利用對(duì)稱(chēng)性直接進(jìn)行復(fù)制等，大大減少了工作量，對(duì)稱(chēng)包含了對(duì)稱(chēng)約束，對(duì)稱(chēng)邊界條件和對(duì)稱(chēng)載荷等[5]。對(duì)稱(chēng)約束是指在對(duì)稱(chēng)的節(jié)點(diǎn)具有相同的物理?xiàng)l件；對(duì)稱(chēng)邊界條件包含在應(yīng)用中可以使用的對(duì)稱(chēng)或反對(duì)稱(chēng)的邊界條件，在結(jié)構(gòu)分析中，對(duì)一個(gè)平面內(nèi)的節(jié)點(diǎn)定義對(duì)稱(chēng)或反對(duì)稱(chēng)邊界約束條件，可以對(duì)這個(gè)平面內(nèi)的節(jié)點(diǎn)施加三個(gè)自由度方向的約束；對(duì)于對(duì)稱(chēng)載荷施加對(duì)稱(chēng)

75、或反對(duì)稱(chēng)邊界條件可以將載荷對(duì)稱(chēng)地或反對(duì)稱(chēng)地施加到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上[5]。</p><p>　　對(duì)稱(chēng)或反對(duì)稱(chēng)邊界條件的設(shè)置方式包括如下三種：節(jié)點(diǎn)對(duì)稱(chēng)設(shè)置；線對(duì)稱(chēng)設(shè)置；面對(duì)稱(chēng)設(shè)置。</p><p>　　由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性的應(yīng)用，可以減少建模時(shí)的工作量和整個(gè)模型的計(jì)算量，但是前提是正確合理的應(yīng)用結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，不然很可能會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生誤差影響。</p><p>　　3.4 有限元

76、網(wǎng)格的劃分</p><p>　　劃分網(wǎng)格是實(shí)體模型轉(zhuǎn)化為有限元模型的關(guān)鍵性的一步，并且有限元建模主要指的是劃分網(wǎng)格[5]。力學(xué)模型的網(wǎng)格雖然沒(méi)有固定的方式，但是網(wǎng)格的劃分的好與壞會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)在ANSYS中的分析結(jié)果，這是必須加以重視和商討的一點(diǎn)。</p><p>　　ANSYS對(duì)幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)格單元的操作，從整體上看包括三個(gè)步驟：定義單元屬性；設(shè)置網(wǎng)格劃分選項(xiàng)；劃分網(wǎng)

77、格。第一步定義單元屬性是進(jìn)行網(wǎng)格劃分的基礎(chǔ)，其使網(wǎng)格具有材料、求解采用的方程等屬性；設(shè)置網(wǎng)格劃分控制選項(xiàng)，能夠讓網(wǎng)格單元分布、尺寸更加均勻，縮減整個(gè)分析的計(jì)算量，提升結(jié)果的精確度；而劃分網(wǎng)格的完成才是真正地創(chuàng)建了有限元模型。</p><p>　　3.4.1 網(wǎng)格劃分方式</p><p>　　ANSYS 提供了兩種基本的網(wǎng)格劃分方式，分別為映射網(wǎng)格劃分和自由網(wǎng)格劃分。在對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分之前

78、必須考慮選擇映射網(wǎng)格還是自由網(wǎng)格，這顯得尤為重要,典型的自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分如圖所示[5]：</p><p>　　圖3.1 (a) 自由網(wǎng)格劃分（左） 圖3.1（b）映射網(wǎng)格劃分（右）</p><p>　　自由網(wǎng)格對(duì)實(shí)體結(jié)構(gòu)的形狀并沒(méi)有限制，并且不必遵循專(zhuān)門(mén)的劃分準(zhǔn)則。和自由網(wǎng)格相比較，映射網(wǎng)格對(duì)實(shí)體結(jié)構(gòu)的形狀有規(guī)定，并且一定要滿(mǎn)足特定的規(guī)范[16]。對(duì)于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)模

79、型，映射網(wǎng)格的劃分方式的時(shí)間花費(fèi)長(zhǎng)尚能承受，但是對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，就必須考慮時(shí)間花費(fèi)的代價(jià)，然后決定是否采用自由劃分方式。如果要求對(duì)模型的應(yīng)力大小及分布情況進(jìn)行定量的分析，應(yīng)該采用映射網(wǎng)格劃分的方式，并且網(wǎng)格單元的節(jié)點(diǎn)應(yīng)該規(guī)律分布。自由網(wǎng)格劃分得到的單元分布沒(méi)有規(guī)律，極大的限制了ANSYS的選擇功能，若采用不同批次處理的方式，應(yīng)該采用映射網(wǎng)格劃分。</p><p>　　3.4.2 網(wǎng)格劃分控制</p>

80、<p>　　網(wǎng)格劃分的控制主要包括：網(wǎng)格劃分GUI；網(wǎng)格屬性設(shè)置；網(wǎng)格尺寸控制；網(wǎng)格形狀控制；劃分方式控制[5]。</p><p>　　因?yàn)楸酒撐氖欠治隼走_(dá)天線升降機(jī)構(gòu)，所以選擇以梁?jiǎn)卧獮槟Ｐ停跃W(wǎng)格的尺寸控制就顯得較為重要。ANSYS采用兩種方法進(jìn)行網(wǎng)格尺寸控制，分別是智能網(wǎng)格尺寸控制和手動(dòng)網(wǎng)格控制。智能尺寸控制，是在使用自由網(wǎng)格劃分時(shí)可以采用的尺寸控制方式，這種控制方式為自由網(wǎng)格劃分得到合理的

81、單元尺寸和形狀提供了簡(jiǎn)便的途徑。這種控制采用的算法是首先掃描一下需要?jiǎng)澐志W(wǎng)格的所有線，并且自動(dòng)估計(jì)網(wǎng)格單元合理的劃分長(zhǎng)度，使整個(gè)自由網(wǎng)格劃分更加合理化。并且控制單元的形態(tài)，使其更加符合計(jì)算。值得保持注意的是，直接劃分網(wǎng)格單元雖然容易控制，但是數(shù)據(jù)量極大，操作量會(huì)很大，除非是建立非常簡(jiǎn)便的力學(xué)模型，否則不適于直接用自動(dòng)生成劃分網(wǎng)格的方法。</p><p>　　圖3.2（a）三角形劃分

82、 圖3.2 (b) 四邊形劃分</p><p>　　3.4.3 劃分網(wǎng)格的準(zhǔn)則 </p><p>　　網(wǎng)格的劃分的形式會(huì)直接影響力學(xué)模型的計(jì)算精度，下面的準(zhǔn)則將會(huì)給予我們幫助。</p><p><b>　　第一：網(wǎng)格數(shù)目</b></p><p>　　網(wǎng)格數(shù)目的多與少會(huì)對(duì)模型的計(jì)算精度和計(jì)算的復(fù)雜程度產(chǎn)生

83、一定的影響。通常來(lái)說(shuō)，增加劃分網(wǎng)格的數(shù)目，可以在計(jì)算時(shí)，提高精確度，減少實(shí)際誤差，但肯定會(huì)增加劃分時(shí)間和計(jì)算的規(guī)模。因此權(quán)衡網(wǎng)格數(shù)目的多少顯得尤為重要。</p><p>　　模型在靜力分析時(shí)，如果只是計(jì)算結(jié)構(gòu)的位移和變形，網(wǎng)格劃分的數(shù)目少一些為好,在精度要求相同的情況下，需要對(duì)模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，則網(wǎng)格數(shù)目應(yīng)該多些為宜。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的固有頻率時(shí)，如果只是分析前幾階的模態(tài)圖，那么較少的網(wǎng)格數(shù)目就能滿(mǎn)足要求，若分析的

84、模態(tài)較高，那必須增加網(wǎng)格數(shù)目[17]。同樣在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱分析時(shí)，若內(nèi)部溫度差不大，分析時(shí)不需要太多的單元，較少的網(wǎng)格基本上就可以滿(mǎn)足計(jì)算。</p><p>　　第二：網(wǎng)格疏密 在劃分單元上，結(jié)構(gòu)上不同的部分應(yīng)該劃分為大小不一樣的網(wǎng)格，也就是說(shuō)各部分的疏密有所不同，這也是為了相適于計(jì)算的特點(diǎn)。在應(yīng)力集中位置，為了精確地計(jì)算數(shù)據(jù)，網(wǎng)格必須劃分密集一些，這樣才能使計(jì)算結(jié)果誤差減小。某些部分對(duì)精確要求不是太高時(shí)

85、，為了減少數(shù)據(jù)計(jì)算量，就可以網(wǎng)格劃分的稀疏些。如此一來(lái)，整個(gè)結(jié)構(gòu)就顯示出了疏密不同的網(wǎng)格劃分方式。如圖3.3所示：</p><p><b>　　圖3.3</b></p><p>　　第三：節(jié)點(diǎn)和單元編號(hào) 節(jié)點(diǎn)和單元的編號(hào)會(huì)影響結(jié)構(gòu)總剛矩陣的帶寬和波前數(shù)，因此會(huì)影響存儲(chǔ)容量的大小和時(shí)間的長(zhǎng)短，因此合適的編號(hào)有利于提高運(yùn)算速度[18]。然而對(duì)于復(fù)雜的一些機(jī)構(gòu)和采用

86、自動(dòng)生成網(wǎng)格的形式，有目的確定合適的單元編號(hào)很難。ANSYS軟件中自帶有優(yōu)化模塊，在自動(dòng)網(wǎng)格生成后可以?xún)?yōu)化帶寬和波前數(shù)，這樣做，就會(huì)在很大程度上降低操作人員的工作量。</p><p>　　3.5 節(jié)點(diǎn)的約束處理—耦合</p><p>　　雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)是由支持斜桿，撐桿和天線支架構(gòu)成，且各種結(jié)構(gòu)的選用的材料和尺寸并不一樣，而他們之間靠的是軸銷(xiāo)，墊片連接，并且桿與桿之間還有縫隙等，這就要求

87、在進(jìn)行有限元建模簡(jiǎn)化的同時(shí)，必須使節(jié)點(diǎn)的約束更加合理。 </p><p>　　在建立力學(xué)模型后，建立不同節(jié)點(diǎn)間的自由度的聯(lián)系，通常是由網(wǎng)格劃分單元自主的連接節(jié)點(diǎn)。但是需要用特殊的網(wǎng)格時(shí)，卻不能描述自由度約束時(shí)，這時(shí)就必須通過(guò)約束方程和耦合來(lái)定義這些節(jié)點(diǎn)的自由度。</p><p>　　強(qiáng)迫不同的節(jié)點(diǎn)單元取得一樣的自由度的方法叫做耦合[5]。被耦合在一起的自由度的集合僅僅體現(xiàn)一個(gè)主自由度，耦合

88、后矩陣方程中僅僅保留了主自由度，而把其他的自由度刪掉，并且在計(jì)算后，主自由度的結(jié)果會(huì)被分配到其他自由度上[5]。耦合的典型應(yīng)用包括：保存局部模型的對(duì)稱(chēng)性；在不同桿件相連接的位置相同的節(jié)點(diǎn)生成各種連接，如銷(xiāo)釘、鉸鏈等；建立剛性區(qū)域。因此升降機(jī)構(gòu)各桿的連接可以運(yùn)用耦合進(jìn)行節(jié)點(diǎn)自由度的處理，形成鉸接點(diǎn)等，或者部分機(jī)構(gòu)繞著某一個(gè)軸或某一個(gè)面旋轉(zhuǎn)自由度，這樣整個(gè)結(jié)構(gòu)的建模才合理。</p><p><b>　　3.

89、6 小結(jié)</b></p><p>　　本章首先講了一些基本的建模的操作，并闡述了進(jìn)行實(shí)際結(jié)構(gòu)建模的基本規(guī)則，重點(diǎn)介紹了網(wǎng)格的劃分和劃分的滿(mǎn)足的原則。因?yàn)榫W(wǎng)格劃分關(guān)系到整個(gè)建模計(jì)算的工作量和計(jì)算結(jié)果的精度，在實(shí)際的操作中會(huì)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，所以它是重中之重。另外節(jié)點(diǎn)的約束和自由度也會(huì)很大影響升降結(jié)構(gòu)的計(jì)算，節(jié)點(diǎn)耦合可以解決此問(wèn)題也是本篇論文另一重點(diǎn)，并且耦合可以順利的解決升降機(jī)構(gòu)的鉸接問(wèn)題，分析的結(jié)果表

90、明這種做法是十分正確的。</p><p>　　通過(guò)本章，掌握了升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模的重要技術(shù)，為下一章建立力學(xué)模型奠定了充分的理論基礎(chǔ)，為下一章用ANSYS對(duì)雷達(dá)升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析做好了鋪墊。</p><p>　　第4章 雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析</p><p><b>　　4.1 引言</b></p><p>　　

91、在第二、三章中，學(xué)習(xí)了隨機(jī)風(fēng)載荷的計(jì)算和有限元建模的重要操作,那么在本章，將應(yīng)用這些基本的理論知識(shí)對(duì)雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，并研究此機(jī)構(gòu)在8級(jí)、10級(jí)、12級(jí)風(fēng)甚至在更大的風(fēng)速下以及天線載荷的作用的下的桿件強(qiáng)度、舉升能力以及變形的結(jié)果。</p><p>　　車(chē)載雷達(dá)主要是由車(chē)座，自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)，電子設(shè)備艙，升降機(jī)構(gòu)，天線等組成。其中升降機(jī)構(gòu)是主要承重件，要求把天線最大舉高25米，天線的自重在并且在8級(jí)大風(fēng)（1

92、8m/s），10級(jí)狂風(fēng)（25m/s），12級(jí)臺(tái)風(fēng)（35m/s）的風(fēng)載荷作用下，保持能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，升降機(jī)構(gòu)通常采用的結(jié)構(gòu)方式有桁架套疊式、套缸式、和剪叉式。本篇論文就是以七級(jí)剪叉結(jié)構(gòu)為研究的對(duì)象進(jìn)行力學(xué)分析的。目前來(lái)說(shuō)，剪叉結(jié)構(gòu)是在升降機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的一種升降機(jī)構(gòu)，在固定和機(jī)動(dòng)方面都有非常普遍的利用。其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，升降的速度很快，一般能達(dá)到5~10米/分鐘。目前國(guó)內(nèi)

93、使用的較為普遍的是十六米的升降機(jī)構(gòu)，如要更高的高度就要求整個(gè)機(jī)構(gòu)的加工精度和制作方式的提高，經(jīng)過(guò)多方的調(diào)研和相關(guān)的計(jì)算，我認(rèn)為采用剪叉式機(jī)構(gòu)很好的符合了本論文要研究的對(duì)象。</p><p>　　4.2 雷達(dá)天線升降結(jié)構(gòu)的有限元模型 </p><p>　　天線升降機(jī)構(gòu)主要的作用就是在展開(kāi)時(shí)將天線的組件舉升到大概25米左右的高處。機(jī)構(gòu)采用的七級(jí)剪叉式結(jié)構(gòu)，其主要的優(yōu)點(diǎn)

94、是結(jié)構(gòu)可以非常的簡(jiǎn)單，非常快速的收放，還可以減少迎風(fēng)的面積。</p><p>　　升降機(jī)構(gòu)在升高到最高位置時(shí)，這時(shí)取與水平面成為53度的夾角，這時(shí)每根桿件的長(zhǎng)度大致為4.2036米，取鉸接點(diǎn)距離為4.2米，桿件的總長(zhǎng)為4.2米+0.25米=4.45米，根據(jù)這種尺寸進(jìn)行建模。</p><p>　　如果要用有限元分析雷達(dá)天線升降機(jī)構(gòu)，首先應(yīng)該利用ANSYS軟件建立整個(gè)機(jī)構(gòu)的力學(xué)模型。該雷達(dá)天線

95、升降機(jī)構(gòu)采用了七級(jí)剪叉結(jié)構(gòu)組合，主要是由支撐斜桿，撐桿和天線支架組成。</p><p>　　升降機(jī)構(gòu)模型如下圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1 （a）七級(jí)剪叉升降機(jī)構(gòu)模型圖</p><p>　　圖4.1（b）七級(jí)剪叉升降機(jī)構(gòu)模型主視圖</p><p>　　圖4.1（c） 七級(jí)剪叉升降機(jī)構(gòu)模型側(cè)視圖</p><p&

96、gt;　　對(duì)于管單元、梁?jiǎn)卧蜌卧?，ANSYS為了簡(jiǎn)化力學(xué)模型，圖形上常顯示沒(méi)有截面的單元，因此操作者要自定義截面。如4.2下圖所示：</p><p>　　圖4.2（a） 升降機(jī)構(gòu)部分模型圖</p><p>　　支撐斜桿材料的規(guī)格選?。哼x用高強(qiáng)度16Mn矩形管；規(guī)格為：250*100*6</p><p>　　圖4.2（b） 支撐斜桿的截面形狀</p>

97、<p>　　撐桿材料的規(guī)格選?。篞235圓管；規(guī)格為：80*5</p><p>　　圖4.2(c) 撐桿的截面形狀</p><p>　　支架材料的規(guī)格選取：Q235方管；規(guī)格為：150*50*5</p><p>　　圖4.2(d) 支架的截面形狀</p><p>　　因?yàn)槔走_(dá)天線升降機(jī)構(gòu)的桿件特點(diǎn)，在進(jìn)行建模時(shí)，就選用了梁?jiǎn)卧?/p>

98、在ANSYS中選用了BEAM188單元，不用定義實(shí)參數(shù)，只定義截面就行。</p><p>　　BEAM188 — 三維線性有限應(yīng)變梁?jiǎn)卧?lt;/p><p><b>　　單元簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　BEAM188單元適合于分析從細(xì)長(zhǎng)到中等粗短的梁,該單元基于Timoshenko梁理論，考慮剪切變形的影響。</p><

99、p>　　BEAM188是三維線性（2節(jié)點(diǎn)）的梁元件，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有六個(gè)或七個(gè)自由度，自由度的數(shù)量取決于值KEYOPT（1）的。當(dāng)KEYOPT（1）= 0（缺省值），每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有六個(gè)自由度：節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)x，y，和周?chē)钠揭频膞，y和z中的z軸方向。當(dāng)KEYOPT（1）= 1，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有七個(gè)自由度，再引入第七自由度（橫截面翹曲）的。</p><p>　　本單元非常適合線性，大旋轉(zhuǎn)角和/或非線性大應(yīng)變的問(wèn)題,當(dāng)N

100、LGEOM打開(kāi)（ON）時(shí)，BEAM188默認(rèn)情況下考慮應(yīng)力剛化效應(yīng)。應(yīng)力剛化選項(xiàng)允許單元能分析彎曲，橫向和扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性（使用弧長(zhǎng)特征值屈曲或倒塌分析方法）。</p><p>　　BEAM188可用于任何使用SECTYPE，SECDATA，SECOFFSET，SECWRITE和SECREAD定義的橫截面。該單元支持彈性，蠕變和塑性模型。與此單元相關(guān)的截面可以是各種參考材料。</p><p>　

101、　BEAM188將忽略任何實(shí)常數(shù)。參考SECCONTROLS命令來(lái)了解橫向剪切剛度的定義和附加質(zhì)量的方法。</p><p>　　下圖4.3是本單元的示意圖：</p><p>　　圖4.3（a） 圖4.3（b）</p><p>　　BEAM189 —三維二次有限應(yīng)變梁?jiǎn)卧?lt;/p><p><b

102、>　　單元簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　BEAM189單元適于分析從細(xì)長(zhǎng)到中等粗短的梁。該單元基于Timoshenko梁理論，考慮剪切變形的影響。</p><p>　　BEAM189是三維二次（3節(jié)點(diǎn)）梁?jiǎn)卧?，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有六個(gè)或七個(gè)自由度，自由度的數(shù)量取決于值KEYOPT（1）的。 KEYOPT（1）= 0（缺省值），每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有六個(gè)自由度，即該節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)x，y

103、，XZ關(guān)于平移方向和，y，z軸。 KEYOPT（1）= 1，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有七個(gè)自由度，再引入第七自由度（橫截面翹曲）的。</p><p>　　這個(gè)單元非常適合線性，大角度轉(zhuǎn)動(dòng)和/或非線性大應(yīng)變問(wèn)題的分析。當(dāng)NLGEOM打開(kāi)（ON）時(shí)，BEAM189默認(rèn)情況下考慮應(yīng)力剛化效應(yīng)。應(yīng)力剛化選項(xiàng)允許單元能分析彎曲，橫向和扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性（使用弧長(zhǎng)特征值屈曲或倒塌分析方法）。</p><p>　　BEAM18

104、9可用于任何使用SECTYPE，SECDATA，SECOFFSET，SECWRITE和SECREAD定義的橫截面。本單元支持彈性，蠕變和塑性模型。與此單元相關(guān)的截面可以是各種參考材料。</p><p>　　BEAM189將忽略任何實(shí)常數(shù)。參考SECCONTROLS命令來(lái)了解橫向剪切剛度的定義和附加質(zhì)量的方法。</p><p>　　下圖4.4是本單元的示意圖： </p><

105、;p>　　圖4.4（a） 圖4.4（b)</p><p>　　截面定義完以后，BEAM188單元可以直接讀取在前面我們所設(shè)定的截面的基本數(shù)據(jù)。因?yàn)槟Ｐ椭胁煌臈U件結(jié)構(gòu)相互連接，在節(jié)點(diǎn)處必須加以耦合，使它們形成鉸接點(diǎn)，模擬實(shí)際自由度和約束的情況，然后就可以開(kāi)始對(duì)此有限元模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，因?yàn)檫x取的是梁?jiǎn)卧?，并且機(jī)構(gòu)有三種桿件組成，分別對(duì)其劃分網(wǎng)格如下圖4.5所示：

106、</p><p>　　圖4.5 剪叉機(jī)構(gòu)網(wǎng)格劃分部分圖</p><p><b>　　4.3 靜態(tài)分析</b></p><p>　　靜態(tài)分析主要就是分析在升降機(jī)構(gòu)舉升重達(dá)到500㎏的天線，舉升的最大高度為25米時(shí)，整個(gè)升降機(jī)構(gòu)在水平方向（x方向）的晃動(dòng)量和在垂直方向（y方向）的下沉量，和整個(gè)機(jī)構(gòu)的應(yīng)力，判斷其是否在安全工作的范圍內(nèi)，這也是雷達(dá)天線

107、升降機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)指標(biāo)。</p><p>　　4.3.1 8級(jí)風(fēng)載荷作用下機(jī)構(gòu)的靜態(tài)分析</p><p>　　8級(jí)風(fēng)為大風(fēng)，風(fēng)速為18m/s,根據(jù)第二章的公式得：</p><p>　　基本風(fēng)壓：（kN/m2）</p><p><b>　　升降機(jī)構(gòu)的風(fēng)載荷：</b></p><p>　　在迎風(fēng)側(cè)面取

108、值為+0.8，在背風(fēng)側(cè)面取值為-0.5；</p><p><b>　　則風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p>　　=1×（0.8+0.5）×1.42×0.2025</p><p>　　=0.374 kN/m2</p><p>　　機(jī)構(gòu)的受風(fēng)面積：S=4450×250×1

109、4+100×5000×3</p><p><b>　　=17.1 m2</b></p><p>　　升降機(jī)構(gòu)所受風(fēng)載荷為：</p><p>　　=0.374×17.1=6.40 kN</p><p>　　在第二章提到，此時(shí)把風(fēng)載荷看成一種平均風(fēng)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)風(fēng)作用于升降機(jī)構(gòu)時(shí)，可以把風(fēng)的作用看

110、作為一種靜載荷。在進(jìn)行模擬加載時(shí)，只需要利用已有公式直接計(jì)算出總體風(fēng)載荷的大小。</p><p>　　然后把風(fēng)載荷平均地加載到升降機(jī)構(gòu)迎風(fēng)側(cè)面的各個(gè)主要節(jié)點(diǎn)上，并在升降機(jī)構(gòu)的頂端四個(gè)節(jié)點(diǎn)上平均加載天線的重量500kg，這就完成了整個(gè)機(jī)構(gòu)的外載荷加載，然后就可以對(duì)升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行ANSYS分析。</p><p>　　分析結(jié)果如下圖4.6所示：</p><p>　　圖4.6

111、（a） 升降機(jī)構(gòu)在8級(jí)風(fēng)作用下沿x方向的位移圖</p><p>　　由x方向位移圖可知，升降機(jī)構(gòu)在x方向的位移從底部到頂端的位移越來(lái)越大，迎風(fēng)側(cè)面的位移比背風(fēng)側(cè)面的位移大，最大位移在背風(fēng)面升降機(jī)構(gòu)頂端，最大為0.m，即為1.4274cm，滿(mǎn)足整個(gè)升降機(jī)構(gòu)在水平方向的晃動(dòng)量要求。</p><p>　　圖4.6（b） 升降機(jī)構(gòu)在8級(jí)風(fēng)作用下沿y方向的位移圖</p><p&