О.Б. Олейников1, И.Н. Дубовик2

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

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

1 captain_oleg@mail.ru; 2 dubovig@mail.ru

Постановка проблемы. В техническом задании на конструирование стационарных антенных устройств наиболее часто встречаются требования живучести и стойкости к внешним нагрузкам, среди которых особенно выделяются спектральные ударные нагрузки, возникающие в частотной области при колебаниях земной поверхности (землетрясении). При этом основная сложность состоит в том, чтобы получить спектр сейсмического воздействия и построить график пиковых откликов в виде амплитудных значений ускорений в заданном частотном диапазоне для определения реакции стационарной антенной конструкции (САК) без проведения дорогостоящих виброударных испытаний или в случае отсутствия необходимого для этого оборудования.

Цель. Провести спектральный анализ сейсмостойкости САК для оценки максимума динамического отклика в виде наибольших перемещений и напряжений антенны.

Результаты. Рассмотрен метод вычисления спектра отклика, состоящий из двух этапов: на первом этапе выполняется анализ переходного процесса на ударную нагрузку, имитирующую колебания земной поверхности, а на втором с помощью модального анализа выполняется оценка максимума динамической реакции модели САК, разработанной в программном комплексе Simcenter Femap, на полученный спектр сейсмического воздействия. Определены параметры напряженно-деформи-рованного состояния САК и показано, что они соответствуют максимальным ускорениям по резонансным формам колебаний в заданной частотной области.

Практическая значимость. Представленный метод вычисления и приложения спектра сейсмического воздействия для определения динамического отклика САК позволяет оценить их прочность и жесткость в программных комплексах типа Simcenter Femap, что, в свою очередь, существенно сокращает объем дорогостоящих виброударных испытаний для подтверждения сейсмостойкости САК при воздействии спектральных ударных нагрузок, возникающих при землетрясении, посредством выполнения машинного прочностного анализа в случае отсутствия необходимого испытательного оборудования.

Олейников О.Б., Дубовик И.Н. Спектральный анализ сейсмостойкости стационарных антенных конструкций // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 4. С. 46−55. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202404-04

1. Перельмутер А.В., Сливкер В.И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. М.: Издательство СКАД СОФТ. 2011. 736 c.
2. Александров А.В., Лащеников Б.Я., Шапошников Н.Н. Строительная механика. Тонкостенные пространственные конструкции. М.: Стройиздат. 1983.
3. Response Spectrum Analysis Tutorial. Shock and Seismic. Femap & NX Nastran. Applied CAx. Predictive Engineering.
4. Бестужева А.С., Нгуен Фыонг Лам. Динамический и спектральный методы определения сейсмической нагрузки, действующей на сооружение при землетрясении // Вестник МГСУ. 2010. № 1. С. 155-168.
5. Рычков С.П. Моделирование конструкций в среде Femap with NX Nastran. М.: ДМК Пресс. 2013. 784 c.
6. Олейников О.Б. Применение метода расчета спектральных ударов в оценке прочности и жесткости антенных устройств // Сб. трудов XXI Всеросс. молодежная науч.-технич. конф. «Радиолокация и связь - перспективные технологии» (Москва, 7 декабря 2023 г.). М.: Мир науки. 2023.
7. Adams V., Askenazi A. Building Better Products with Finite Element Analysis. On Word Press. Santa Fe, N.M. 1999.