О.Б. Олейников1, И.Н. Дубовик2

1,2 ПАО «Радиофизика» (Москва, Россия)

1,2 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ) (Москва, Россия)

Постановка проблемы. В инженерной практике помимо анализа прочности и жесткости антенных конструкций важно обеспечить их устойчивость при действии различных нагрузок, что особенно характерно для протяженных устройств, в которых может проявляться эффект геометрической нелинейности. Основная проблема при этом заключается в том, что анализ устойчивости в расчетных инженерных программах можно выполнить только в линейной постановке с соблюдением таких условий, как использование линейного материала, малые перемещения и постоянное направление действующей нагрузки. Если хотя бы одно из этих условий не выполняется, то результаты расчета не могут считаться достоверными. В связи с этим для правильной оценки устойчивости антенных конструкций необходимо проводить нелинейный деформационный анализ с построением диаграмм равновесных состояний, по виду которых можно судить о реальном поведении и конструкции в целом и ее элементов.

Цель. Провести нелинейный деформационный анализ устойчивости антенных конструкций с построением диаграмм равновесных состояний в условиях действия статических нагрузок для определения реального поведения антенны и ее элементов.

Результаты. Рассмотрена методика моделирования в расчетной программе Simcenter Femap линейного и нелинейного поведения антенной конструкции, на основе которой выполнен деформационный анализ потери устойчивости. Приведены диаграммы равновесных состояний разработанной конечно-элементной модели протяженного антенного устройства. Получены зависимости напряжений и перемещений от действующей статической нагрузки и определены критические силы, при которых антенная конструкция теряет устойчивость в линейной и нелинейной постановке решения задачи.

Практическая значимость. Представленная методика позволяет с более высокой точностью оценить устойчивость протяженной антенной конструкции с учетом нелинейного ее поведения в условиях действия статических нагрузок, а также получить достоверные результаты по реальной прочности и жесткости элементов конструкции. Вычисленные критические значения сил позволяют выявить как возможные резервы несущей способности (снизив материалоемкость и себестоимость производства), так и необходимость в улучшении прочностных характеристик антенной конструкции для увеличения стойкости к внешним воздействующим факторам.

Олейников О.Б., Дубовик И.Н. Анализ устойчивости антенных конструкций при действии статических нагрузок с учетом эффекта геометрической нелинейности // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 3. С. 65-70. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202303-06

1. Титаренко Ф.В. Просто о нелинейном анализе методом конечных элементов. На примере кронштейна // CADMASTER. 2020. № 2(93). С. 52-58.
2. Титаренко Ф.В. Нелинейный мир и инструменты для расчета сложных нелинейных задач методом конечных элементов // CADMASTER. 2020. № 3(94). С. 28-33.
3. Рычков С.П. Моделирование конструкций в среде Femap with NX Nastran. М.: ДМК Пресс. 2013. 784 c.
4. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. М.: Наука. 1969. 420 с.
5. Basic Nonlinear Analysis User’s Guide. Siemens.