行波管热应力分析与cad技术研究

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1、毛击钟故Ａ資ＵＮＩＴＹＥＬＥＣＴＲＩＩＶＥＲＳＯＦＯＮＩＣＳＣＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ专业学位硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥＳＶ／ｆ■ｔ戀）Ｉ论文题目行波管热应力分析与ＣＡＤ技术抑究专业学位类别工程硕±学号２０１３２２０４０４３３作者姓名薛永强指导教’师徐立副教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得

2、的硏究成果。据我所知，除了义中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，也不包含，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果为获得电子科技大学或其它教育化构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。＞作者签名：苗永譯日期：兴／／年ｊ月Ａ曰论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位

3、论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。作（者保密签的学位论文在解密后应遵守此规定）名：ｉｋ簽Ｉ巧师签名：絲餐＿＿曰期：年主月／。日ｔ分类号密级注1UDC学位论文行波管热应力分析与CAD技术研究（题名和副题名）薛永强（作者姓名）指导教师徐立副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2016.04论文答辩日期2016.05学位授予单位和日期电子

4、科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。TravelingwavetubethermalstressanalysisandCADtechnologyresearchAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:YongqiangXueSupervisor:LiXuSchool:SchoolofPhys

5、icalElectronics摘要摘要微波电真空器件具有高功率、高增益的显著特点，而其中的行波管由于频带宽、增益高、寿命长和可靠性高等诸多优点，目前的使用最为广泛。随着近些年我国空间技术等前沿科技的不断发展，对行波管的需求量也逐渐增大，但是在电性能指标和可靠性要求上，国产行波管与进口行波管还存在着一定的差距，尤其在许多特定情况下的产品指标还无法达到要求。行波管结构复杂，其设计制造涉及电磁学、热学和力学等多个领域，由于其特殊的用途，产品只能小批量生产，成本极高，无法对很多新的结构进行实物检测。计算机辅助设计

6、（CAD）已经成为行波管设计中必不可少的一部分，行波管CAD仿真软件也已经成为行波管设计、检测、制造等方面非常重要的工具。欧美等国已经实现了行波管的多物理场协同仿真计算，但是现在国内的行波管的热学和力学特性的仿真分析还是主要依靠通用软件和基于这些软件的二次开发程序。行波管专用仿真软件主要针对电磁特性进行仿真计算，还没有涉及热学和力学特性领域。本文的课题是基于这样的背景展开的。首先，本文通过对国内外有限元热应力仿真软件进行调研，选取具有代表性的ANSYS软件进行重点研究，了解其操作过程，为给实验室开发的专用

7、仿真软件微波管模拟器套装软件（MTSS）开发热应力分析模块提供了方向。然后，本文使用ANSYS软件对螺旋线行波管慢波结构进行热-结构耦合分析，介绍了其热-结构耦合模拟计算的具体过程，得到了热分析结果云图和位移云图，并对仿真结果进行简单分析，肯定了其在行波管可靠性分析方面的现实作用。随后，本文给出了热应力仿真计算的基本理论，通过三角形单元，推导了有限元分析的基本矩阵公式，给出了热应力有限元计算的具体实现过程。接着，根据所推导的理论公式，编写了热应力有限元分析的二维计算程序，通过流程图介绍了程序整体框架和各个

8、部分实现的具体过程。之后，使用编写程序通过对简单实例模型的分析计算，并使用ANSYS软件仿真计算同样的模型，将其结果进行对比，验证程序的正确性。本文通过对热应力有限元计算的研究，编写及实现了二维热应力有限元程序，为实验室的专用仿真软件MTSS热应力分析模块的开发做好前期准备并打好一定的基础，对随后的三维有限元模块的实现提供指引作用。关键词：行波管、热应力、有限元、CAD技术IABSTRACTABSTRACTMicrowaveV