天线反射面的冲击变形仿真

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1、2007年第23卷第2期电子机械工程2007.Voi.23No.2Electro-MechanicalEngineering43!天线反射面的冲击变形仿真王亚锋，孙国清，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。文中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ANSYS对其冲击变形仿真，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［90/45/9/-45/A］

2、S。关键词：冲击变形；碳纤维复合材料；有限元分析；反射面中图分类号：TN823；0241.82文献标识码：A文章编号：1008-5300（2007）02-0043-03ImpactDeformationSimuiationofAntennaRefiectorWANGYa-feng，SUNGuo-cing，JUJin-shan（The38thReSearchInStituteofCETC，Hefei230031，China）Abstract：CarbonFiberReinforcedPoiyme（rCFRP）hadthechar

3、acteristicsofiightweight，highstrength，highrigidity.InViewofrigidity，antennarefiectormadeof（CERP）wascarriedoutiayerdesign.Impactdeforma-tion'ssimuiationwasusedbyFEAsoftwareANSYS.Theresuitsshowthataiiiayersmeetthedesign.Inreai-ity，wethoughtthat［90/45/9/-45/A］Swasadopt

4、ed.Keywords：impactdeformation；CFRP；FEA；refiector0引言1铺层设计复合材料技术的发展是20世纪最重要的科学成1.1单层板工程常数就，它是材料科学、固体力学和工程学科等诸学科相结单向铺层的工程常数可依据组分材料的性能和组合和渗透的结晶，目前复合材料已被广泛应用于机械、分的体积百分含量，并采用细观力学分析方法给出的航天、航空、土木工程等领域。采用CFRP制造雷达天公式来预测。线具有轻质、高强度、高刚度、耐腐蚀、高精度的特点。碳纤维增强树脂基复合材料单向铺层的工程常数国内已研制的小型天线

5、反射面精度可以达到0.10mm［7］的预测公式为：（均方根误差），甚至更高，并可达到超低副瓣水平，由纵向拉伸弹性模量：于其重量较轻、比强度、比刚度较大则特别受到机载、星载产品应用的青睐。E1=EfVf+Em（1-Vf）目前有限元分析成为复合材料仿真设计的一个有横向拉伸弹性模量：效工具，研究人员做了大量的试验对有限元分析结果EfEm（Vf+!2Vm）进行验证，表明有限元分析在复合材料仿真设计中具E2=EmVf+EfVm!2［1~3］有较高的准确度。近年来国内外研究者对层合板［4-6］纵向泊松比：低速冲击进行了较深入的研究，但很少

6、涉及到蜂窝夹层板在较高加速度冲击下的变形仿真。"1="fVf+"m（1-Vf）文中主要用ANSYS对蜂窝夹层结构的CFRP天横向泊松比：线反射面在满足一定刚、强度条件下进行铺层设计，并对其在15g加速度冲击下的变形进行了初步仿真。"2="1E1/E2!收稿日期：2006-07-0244电子机械工程第23卷纵横剪切弹性模量：层间应力。1.3铺层方式GfGm（Vf+!12Vm）G12=天线反射面为蜂窝夹层结构，碳纤维/环氧树脂面GmVf+GfVm!12板和铝蜂窝之间采用胶膜粘接，上、下面板均为8层层上式中：Ef为碳纤维拉伸弹性模量

7、；Em为基体拉伸弹合板，铺层方式如表2所示，其中单层板厚度0.1mm，性模量；"f为碳纤维泊松比；"m为基体泊松比；Gf为碳胶膜的厚度在有限元仿真时考虑为0，铝蜂窝厚度为纤维剪切弹性模量；Gm为基体剪切弹性模量；Vf为碳8.2mm。图1为［90/45/0/-45/a］s铺层示意图。纤维体积含量；Vm:1-Vf为基体体积含量；!2、!12均由试验确定，对于碳纤维/环氧树脂可以取0.97。1.2铺层设计原则复合材料铺层设计，就是对铺层层数、铺层厚度及铺层角的设计，是树脂基复合材料设计中最为关键性的工作之一，它也是树脂基复合材料设计

8、中特有的工作内容，铺层设计的优劣直接影响着树脂基复合材料的性能。［7~8］有关铺层设计的一般原则如下：（1）面板结构应采用均衡对称铺层，以避免耦合图1［90/45/0/-45a］s铺层示意图引起翘曲；（2）在面板的铺层结构中，任一铺层角的铺层，其2有限元冲击仿真最小百分比应大