机场导航台天线杆结构设计与动力学分析

论文摘要

天线系统主要是用于车载、地面无线电通讯、导航和测控等系统中的信息接收与发送的设备。天线杆是天线系统中支撑和架高天线设备的核心部件。随着微波通信、无线电测控设备的发展，需要各种高度和负载能力的天线杆来支承天线设备，通常天线杆结构是根据负载、抗风能力等来设计的。其内径、外径等结构尺寸是根据安装位置空间的大小或根据经验来确定。 在天线杆结构设计不仅要满足常规设计所具有的强度，刚度和使用寿命，而且从可靠性和安全性考虑，在结构设计中应使天线杆在强度，刚度及使用寿命上具有较大的裕度。改进天线结构设计方法，并对其进行动力分析将有利于提高天线设备的性能、延长天线设备使用寿命和增加其安全性。 本文根据机场导航台天线杆设备的安装位置、天线高度要求、天线的电性能和机场环境等确定条件，设计了底部采用球形支承座、并由拉索进行曲稳固的天线杆结构，对天线杆结构进行了详细分析比较及动力学分析，选择了最优化的方案。在材料选择上根据该天线杆将置于空气湿热、且盐分含量高的沿海恶劣环境，决定采用了机械强度较高，抗腐蚀性能优于铝合金、镀铬锌合金的不锈钢材料(4Cr13)，以保证其抗腐蚀寿命。拉索选用φ6mm镀锌钢丝绳制成。动力学分析包括静载荷作用下的强度、刚度计算，在台风冲击下的动载荷强度、刚度计算，地震与温度变化对天线杆的强度、刚度的影响分析，最后完成了在台风循环冲击荷载作用下，天线杆使用寿命的计算。 该课题的设计思想与方法将对类似的带拉索的杆系结构设计与动力学分析具有一定的指导意义和参考价值。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 天线杆结构可能损坏类型分析
• 1.3 国内外相关技术研究现状
• 1.4 本课题研究意义及主要内容
• 第2章 天线杆结构设计
• 2.1 引言
• 2.2 天线杆材料确定
• 2.3 天线杆结构设计
• 2.4 天线杆结构参数
• 2.4.1 天线杆主杆参数
• 2.4.2 拉索参数
• 2.4.3 拉索绝缘子基本参数
• 2.4.4 风载
• 2.4.5 温度变化
• 2.4.6 地震载荷影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 天线杆结构强度分析
• 3.1 引言
• 3.2 刚度分析
• 3.2.1 不计载荷和自重时刚度分析
• 3.2.2 只考虑拉索自重对节点刚度的修正
• 3.2.3 考虑拉索自重和风载作用对节点刚度的修正
• 3.3 天线杆结构在风载及温度作用下位移与强度分析
• 3.3.1 载荷
• 3.3.2 天线杆挠度分析原理
• 3.3.3 天线杆挠度解与解法精度分析
• 3.4 钢丝绳强度计算与张力检查
• imax'>3.4.1 钢丝绳最大拉力S_imax
• 3.4.2 钢丝绳安全系数
• 3.4.3 钢丝绳张力检查
• 3.5 天线杆特殊点强度分析
• 3.5.1 各节杆弯矩最大处强度分析
• 3.5.2 天线杆钻孔处强度分析
• 3.5.3 对天线杆底部开大孔处分析
• 3.5.4 法兰盘耳片处强度分析
• 3.5.5 天线杆座上部强度分析
• 3.5.6 天线杆座碗状支撑面受力分析
• 3.5.7 地锚点受力情况分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 天线杆稳定性分析
• 4.1 引言
• 4.2 天线杆结构温度效应分析
• 4.3 天线杆伞形结构稳定性分析
• 4.3.1 拉索临界拉力计算公式
• 4.3.2 天线杆临界状态
• 4.3.3 临界预拉力确定
• 4.3.4 考虑温度变化对稳定性影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 天线杆寿命分析
• 5.1 引言
• 5.2 天线杆使用寿命计算与分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 计算程序
• 6.1 引言
• 6.2 计算程序
• 6.2.1 基本参数
• 6.2.2 节点水平刚度计算程序
• 6.2.3 天线杆结构结构温度效应计算程序
• 6.2.4 天线杆结构稳定性分析计算程序
• 6.2.5 天线杆结构在风载及温度作用下位移与强度计算程序
• 6.2.6 挠度沿杆分布计算程序
• 6.2.7 杆上各节点受力计算程序
• 6.2.8 特殊点的强度计算程序
• 6.2.9 钢丝绳的强度和张力计算程序
• 6.2.10 使用寿命计算程序
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得科研的成果
• 致谢
• 个人简历