[发明专利]一种考虑热效应的天线罩电磁性能分析方法

权利要求书

1.一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建立的力学计算有限元模型添加材料属性、施加温度载荷、边界条件；

S3：完成对静力学问题的求解，对计算结果进行后处理，提取节点位移，具体包括：

S3.1：对S1建立的力学计算有限元模型设置传热分析求解类型、求解时间、输出变量和输出参数；

S3.2：将S3.1完成参数设置的力学计算有限元模型输出为inp文件进行静力学求解，求解方式如下：

(3.1.1)首先导出热弹性力学的基本方程和边界条件，命弹性体的各点的变温ΔT＝T₂-T₁，即是后一瞬时的温度减去前一瞬时的温度，ΔT升温时为正，降温时为负，温度发生变化时，弹性体的热应变为：αΔT，其中，α是天线罩弹性单元弹性体的线热膨胀系数，ΔT为温度变化量，在α不随温度的变化发生变化时，可以得到天线罩弹性单元内各个点的应变分量：ε_x＝ε_y＝ε_z＝αΔT，γ_xy＝γ_yz＝γ_zx＝0，ε_x，ε_y，ε_z分别是变形体在三维空间中X，Y，Z的正应变，γ_xy＝γ_yz＝γ_zx分别是变形体在三维空间中XY，ZY，ZX平面的剪切应变；

(3.1.2)天线罩弹性单元受到外在约束以及内部的各个点约束时并不能发生线性应变，就会产生温度应力，因此可以得到式(1)：

σ_x，σ_y，σ_z分别是变形体在三维空间中X，Y，Z的正应力，τ_xy，τ_yz，τ_zx分别是变形体在三维空间中XY，ZY，ZX平面的剪切应力，E为弹性模量，μ为泊松比；

在只有变温ΔT存在的情况下，温度场的位移和应力响应可以等效为平面问题：

σ_x＝0，τ_yz＝0，τ_zx＝0

因此，式(1)可以表示为：

由上式可以求得温度场下的天线罩弹性单元应变分量和由变温ΔT表示的应力分量的物理方程：

可以得到相似的天线罩弹性单元平面应变问题的热弹性力学的物理方程：

弹性力学平面问题的几何方程和平衡微方程为：

u和v分别是平面内X方向和Y方向位移；

按照平面应变问题进行公式等效可以得到：

将上式导入平衡微方程，化简后可以得到：

由无面力应力条件边界条件可知求解应力平面问题的应力边界条件：

l，m为边界外法线方向和X、Y方向的夹角的余弦，位移边界条件仍然为：

u_s，v_s，为已知边界平面上X方向和Y方向位移；

将上述位移坐标转化为全局坐标系，即可得到结构在X、Y、Z方向上的位移：u_x u_y u_z；

S4：基于Python语言重构S3.1中完成参数设置的力学计算有限元模型，得到温度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；

S6：完成对于S5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，完成温度载荷下天线罩透波性能分析；

S7：完成对于S|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S6的分析结果进行对比，获得气动热载荷对于天线罩透波性能的影响。