Методика расчёта на прочность волноводов для обеспечения улучшенных массогабаритных параметров

Abstract

На основе анализа методов определения напряженно-деформированного состояния (НДС) волноводно-распределительных систем космических аппаратов связи разработана методика расчета, обеспечивающая при проектировании волноводов с улучшенными массогабаритными параметрами требуемые прочностные и жесткостные характеристики на воздействия статических, динамических и деформационных нагрузок. На первом этапе методики предложено моделировать волноводно-распределительные системы в глобальной постановке стержневой конструкцией с эквивалентными условиями нагружения и закрепления и определять НДС такой системы. На втором этапе методики следует выделять локальные области с максимальными значениями НДС для дальнейшего уточненного расчета в стержневой системе. Выполнена оценка влияния толщины стенки волновода на его общее НДС. Показано, что при варьировании толщины стенки волновода в диапазоне 0,25…2,50 мм прочность и жесткость его участков под действием статических силовых нагрузок изменяется практически по линейному закону. Установлено, что при динамическом нагружении толщина стенки практически не оказывает влияния на результирующее НДС волновода, возникающее под действием вынужденных колебаний и квазистатического нагружения вследствие его зависимости от соотношений массы, моментов инерции и сопротивления, которые для некоторых типоразмеров волноводов будут практически постоянными величинами. Полученные для стержневой системы зависимости не позволяют оценить влияние толщины стенок на локальное НДС в виде их прогиба, местной потери устойчивости и т. д. В связи с этим на втором этапе в этой системе выделяются интересующие локальные области, преобразуются в объемные тонкостенные конструкции с трансляцией в программы конечно-элементного анализа для более точного расчета. Предлагаемая методика в перспективе позволит решать связанные задачи о взаимосвязи и влиянии деформаций поперечного сечения в локальных зонах волновода на изменения электромагнитных полей с образованием паразитных волн, что существенно улучшит качество радиотехнических характеристик волноводно-распределительных систем с обеспечением их прочности, жесткости и минимальных массогабаритных параметров.