一种力载荷下天线罩电磁性能分析方法技术

本发明专利技术提出了一种力载荷下天线罩电磁性能分析方法，该方法主要包括如下步骤：S1：建立天线罩力学计算有限元模型、电磁学计算未变形有限元模型；S2：对S1建立的力学有限元模型添加材料属性、施加气动力载荷、边界条件，完成对静力学问题的求解；S3：对S2的计算结果进行后处理，提取节点位移。S4：基于Python语言完重构S3有限元模型，得到气动力载荷下变形的有限元模型；S5：基于HyperMesh软件对S4中变形的有限元模型进行重构得到电磁学计算有限元模型、完成气动力载荷下天线罩透波性能分析；S6：完成对于S1.2中建立的电磁学计算有限元模型的电磁介质参数设置以及天线建模，完成原始状态天线罩透波性能分析，并和S5的计算结果进行对比。

An analysis method of electromagnetic performance of radome under force load

【技术实现步骤摘要】
一种力载荷下天线罩电磁性能分析方法
本专利技术属于计算电磁学结构强度交叉领域，尤其涉及一种力载荷下天线罩电磁性能分析方法。
技术介绍
随着航空航天领域的高速化和轻量化的发展趋势，“厚重”形式的飞行器的设计不在成为主流，在满足飞行安全的前提下，轻量化和高性能化的结构形式是航空航天领域一直在努力实现的目标。在整个飞行器的设计过程中，由于天线罩位于整个飞行器的最前端并且承担着高速飞行过程中复杂的压力场等一系列问题，而天线罩同时又肩负着保护整个飞行器雷达制导系统等关键电子系统的重要任务，因此，对天线罩进行综合力学性能和电磁学性能联合计算是至关重要的。但是，在飞行器实际的设计和制造行业中，不同学科之间的设计团队往往是相互独立的，并且不同学科之间的设计准则也有很大差异。以上种种直接导致天线罩的设计成本和后期优化迭代成本巨大，整个飞行器的设计周期被延长。国内外公开的文献也没有针对升力外形天线罩展开过跨学科多领域和联合仿真和计算。本专利技术填补了天线罩设计领域关于升力外形天线罩的联合计算仿真技术，为后续的跨学科的优化设计提供了坚实的理论结果。专本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种力载荷下天线罩电磁性能分析方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：/nS1：建立天线罩力学计算有限元模型、电磁学计算未变形有限元模型；/nS2：对S1建立的力学有限元模型添加材料属性、施加气动力载荷、边界条件，完成对静力学问题的求解；/nS3：对S2的计算结果进行后处理，提取节点位移；/nS4：基于Python语言完重构S3有限元模型，得到气动力载荷下变形的有限元模型；/nS5：基于HyperMesh软件对S4中变形的有限元模型进行重构得到电磁学计算有限元模型、完成气动力载荷下天线罩透波性能分析；/nS6：完成对于S1中建立的电磁学计算有限元模型的电磁介质参数设置以及天线建模，完成...

【技术特征摘要】
1.一种力载荷下天线罩电磁性能分析方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
S1：建立天线罩力学计算有限元模型、电磁学计算未变形有限元模型；
S2：对S1建立的力学有限元模型添加材料属性、施加气动力载荷、边界条件，完成对静力学问题的求解；
S3：对S2的计算结果进行后处理，提取节点位移；
S4：基于Python语言完重构S3有限元模型，得到气动力载荷下变形的有限元模型；
S5：基于HyperMesh软件对S4中变形的有限元模型进行重构得到电磁学计算有限元模型、完成气动力载荷下天线罩透波性能分析；
S6：完成对于S1中建立的电磁学计算有限元模型的电磁介质参数设置以及天线建模，完成原始状态天线罩透波性能分析，并和S5的计算结果进行对比。


2.根据权利要求1所述的一种力载荷下天线罩电磁性能分析方法，其特征在于，所述步骤S1建立天线罩力学计算有限元模型、电磁学计算未变形有限元模型，具体包括：
S1.1：基于HyperMesh软件为天线罩的几何结构划分六面体单元有限元网格，初步建立力学计算有限元模型；
S1.2：基于HyperMesh软件将天线罩几何结构的外表面划分为三角形单元有限元网格，建立电磁学计算未变形有限元模型；
S1.3：对步骤S1.1建立的有限元模型设置材料属性。


3.根据权利要求2所述的一种力载荷下天线罩电磁性能分析方法，其特征在于，所述步骤S2对S1建立的力学有限元模型添加材料属性、施加气动力载荷、边界条件，完成对静力学问题的求解，具体包括：
S2.1：设置求解类型、求解时间、输出变量和输出参数；
S2.2：将天线罩风洞试验实验数据中天线罩实际气动力载荷施加于S1.1建立的有限元模型上；
S2.3：将S2.2建立的有限元模型的尾部施加固支的边界条件；
S2.4：将S2.3建立的模型输出为inp文件进行静力学求解，求解方式如下：
(S2.4.1)根据三维空间弹性体的平衡条件可以得到平衡方程：









其中，σx、σy、σz分别为天线罩有限元模型中一点O在x、y、z方向的正应力，τyx、τzx、τzy分别代表分析点O在yx、zx、zy平面的剪切应力，X、Y、Z分别代表外部载荷在x、y、z方向的分量；
(S2.4.2)为进行点O处的应力状态分析取与点O不共面的三个点ABC构成的小四面体单元OABC，其中斜面ABC的外法线N，由空间问题的几何方程可以得到：












其中，εx、εy、εz为分析点O在x、y、z方向的应变，γxy、γyx分别是分析点O在xy平面上的剪切应变，γyz、γzy分别是分析点O在yz平面上的剪切应变，γxz、γzx分别是分析点O在xz平面上的剪切应变，u、v、w分别为分别点O在x、y、z方向的位移；
由三维广义胡克定律，可以得到空间问题的物理方程：



其中，E代表介质材料的弹性模量，G代表介质材料的刚度，μ代表介质材料的泊松比；
通过上述方程即可求解出应力分量σx、σy、σz、τyx、τzx、τzy，应变分量εx、εy、εz、γyx、γyz、γxz，以及三个位移分量u、v、w。


4.根据权利要求3所述的一种考虑热效应的天线罩电磁性能分析方法，其特征在于，所述步骤S3对S2的计算结果进行后处理，提取节点位移，具体包括：
S3.1：基于Python脚本读取S2.4生成的inp文件，获得节点的X、Y、Z坐标值；
S3.2：将S3.1读取的节点坐标值与S2.4获取的X、Y、Z方向上的位移uxuyuz位移值进行算数求和；
S3.3：将S3.2求和之后的节点坐标重新写入S2.4生成的inp文件。


5.根据权利要求4所述的一种考虑热效应的天线罩电磁性能分析方法，其特征在于，所述步骤S4基于Python语言完重构S3有限元模型，得到气动力载荷下变形的有限元模型，具体包括：
S4.1：将S3.3生成的inp文件重新导入HyperMesh软件，通过软件提取天线罩模型的外表面有限元模型；
S4.2：将S4.1提取的...

【专利技术属性】
技术研发人员：费庆国，何东泽，李彦斌，陈强，谭福颖，杨利鑫，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32