Анализ устойчивости антенных конструкций при действии статических нагрузок с учетом эффекта геометрической нелинейности

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.