8、大型天线设计：从传统到基于模型的系统工程

大型天线设计：从传统到基于模型的系统工程

1. 天线结构静力学分析

1.1 天线载荷情况

天线所受载荷通常包括自重、风载荷、雪载荷和温度载荷。由于该静态天线工作在开放环境，且暗能量无线电探测的波长为分米波，温度变形影响小，故可忽略温度载荷分析。除计算自身重力外，还需考虑风载荷和冰雪载荷的影响。具体不同工况下的受力情况如下表所示：
| 工况 | 天线载荷情况 |
| — | — |
| 工况 1 | 在重力载荷下工作 |
| 工况 2 | 在重力载荷、30 厘米厚雪载荷和 7 级风的共同作用下工作 |

1.2 复合材料结构静态模拟

1.2.1 有限元模型的建立

利用 CAM 软件建立复合材料结构模拟模型，通过设置相关约束、定义接触面、添加驱动以及设置相应的材料参数和接触参数，最终得到模拟模型。天线采用梁结构的框架形式，材料分为钢管和钢缆，均为钢材，其具体规格和参数如下表：
| 名称 | 规格 | 弹性模量/MPa | 密度/(kg·mm⁻³) | 泊松比 |
| — | — | — | — | — |
| 主梁 | φ76×66 | 2.1×10⁵ | 7.85×10⁻⁶ | 0.3 |
| 腹杆 | φ60×52 | - | - | - |
| 斜杆 | φ47×39 | - | - | - |
| 缆索 | 31×2.0 | - | - | - |

1.2.2 重力载荷分析

重力载荷是由自重引起的基本机械载荷，通过加载材料密度 ρ 和重力加速度 g 施加到已建立的模型上，以等效载荷加载