基于制造特性的螺旋慢波结构装配性能仿真与优化

发布时间：2017-11-23 16:43

  本文关键词：基于制造特性的螺旋慢波结构装配性能仿真与优化

  更多相关文章： 螺旋慢波结构 几何误差 接触应力 有限元仿真 热力学 装配性能

【摘要】：螺旋慢波结构作为行波管系统中的关键部件之一,在我国民用、国防等诸多领域起着至关重要的作用。在螺旋慢波结构的装配过程中,常常会出现所有的零件加工精度都满足设计要求,但装配后系统精度差、稳定性不高的现象。究其原因主要是零件的制造特性与系统精度之间的关系尚无有效的定性或定量分析方法,由于零部件装配后相互之间存在应力关系,这极大地限制了系统的精度及性能。实测法虽然可以准确给出慢波结构的装配特性,但成本高,时间长,工作量大。基于制造特性的有限元仿真可以快速的对装配结构体性能进行分析评估,并且精度较高,在装配性能研究中得到了大量的应用。本文以螺旋慢波结构为研究对象,从零件表面形状误差测量、建模入手,通过有限元分析方法,研究表面形状误差、尺寸误差等制造特性对螺旋慢波结构应力状态的影响,为行波管装配体精度控制、性能预测研究等方面奠定了理论基础,为精密机械系统设计、加工和装配工艺优化提供方法与依据,为解决各领域精密机械系统的装配精度与系统性能提供理论支持和技术保障。本文首先阐述了基于制造特性的螺旋慢波结构装配性能仿真的研究背景,并对基于制造特性的装配性能研究的国内外现状、研究目的、研究意义以及应用前景进行介绍,针对目前行波管螺旋慢波结构在系统精度及稳定性研究中存在的问题,开展了如下研究:(1)关键零部件的检测。利用二维CMOS检测平台对零部件形状误差进行检测并完成零件表面形状误差的数据采集,利用MATLAB进行数据处理。(2)基于逆向工程技术建立带有形状误差的仿真模型方法的理论研究。通过对带有制造特性的三维实体建模方法的研究,为真实模拟实际加工部件以及后续研究装配体性能奠定理论基础。(3)带有制造特性的三维实体建模。结合螺旋慢波结构各组件零件自身尺寸及材料特性,基于MATLAB数据处理以及Pro/E逆向工程的有限元仿真建模方法,建立能够很好地描述零件表面形状误差的有限元三维实体模型。(4)螺旋慢波结构的非线性装配性能研究。通过对配合面接触应力影响的理论分析,将螺旋线弹簧简化为理想模型,并得到径向压缩量与剪切力的理论关系,利用ABAQUS软件分别对不同长度的螺旋线弹簧组件、带有形状误差的螺旋线弹簧组件以及尺寸误差与形状误差耦合的螺旋线弹簧组件进行仿真计算,在解决仿真过程中非线性接触、非线性滑移、薄壁件大变形这三大有限元仿真难题的同时,保证有限仿真过程更为真实的模拟实际工况,为后续进行装配性能分析及装配工艺优化奠定基础。(5)螺旋慢波结构的热力学装配性能研究。一方面,温度场的变化会引起螺旋慢波结构机械结构部分发生变形,螺旋慢波结构的装配精度存在不可预测性;另一方面,温度场的变化也会导致机械结构产生热应力,影响螺旋慢波结构的精度稳定性。在热传导基本理论与热变形理论研究的基础上,利用ANSYS WORKBENCH的热-结构耦合有限元方法分别对形状误差、尺寸误差以及不同温度场影响下的螺旋慢波结构的热应力状态和热变形情况展开研究,为后续热处理工艺奠定理论基础。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN124

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张军,钟辉煌;过模慢波结构高频特性[J];国防科技大学学报;2004年02期

2 于新华;蒙林;鄢杨;张红卫;胡庆;;新型同轴慢波结构特性的研究[J];电子科技大学学报;2006年04期

3 邢春超;高喜;兰峰;史宗君;杨梓强;梁正;;同轴内导体盘荷慢波结构注波互作用机理研究[J];信息与电子工程;2009年03期

4 葛行军;钟辉煌;钱宝良;张军;;三种同轴双波纹周期慢波结构对比研究[J];物理学报;2010年04期

5 綦伟玲;王少萌;段兆云;宫玉彬;魏彦玉;王文祥;;平面对数螺旋线慢波结构的电磁仿真[J];微波学报;2010年S1期

6 刘春兴;鄢扬;傅文杰;;梯形慢波结构的研究[J];微波学报;2010年S1期

7 陈常婷;宫玉彬;沈飞;魏彦玉;王文祥;;一种新型微带曲折线慢波结构的设计[J];真空电子技术;2011年02期

8 舒雯;赵鼎;王勇;;一种矩形截面切伦柯夫脉塞金属周期慢波结构的分析方法[J];强激光与粒子束;2011年06期

9 黄玲璋;胡强;王彬;;V波段三维数值模拟研究介质加载梯形慢波结构[J];大众科技;2012年02期

10 许雄;魏彦玉;沈飞;刘洋;赖剑强;黄民智;唐涛;段兆云;王文祥;宫玉彬;;正弦波导慢波结构的研究[J];真空电子技术;2012年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 徐学良;;环围慢波结构的理论计算和实验研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十届年会论文集（上册）[C];1995年

2 沈飞;魏彦玉;王少萌;许雄;岳玲娜;宫玉彬;王文祥;;一种新型微带曲折线慢波结构的研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2011年

3 赵林新;杨梓强;梁正;;圆柱慢波结构色散特性研究[A];中国电子学会真空电子学分会——第十四届年会论文集[C];2004年

4 程澄;韦朴;朱露;周明干;杨明华;王严梅;王雪峰;张劲;孙小菡;;慢波结构夹持特性在线测试方法理论与实验研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十九届学术年会论文集（上册）[C];2013年

5 于新华;蒙林;鄢杨;张红卫;;波纹内导体同轴慢波结构特性的研究[A];四川省电子学会高能电子学专业委员会第四届学术交流会论文集[C];2005年

6 刘鲁伟;魏彦玉;沈飞;殷海荣;岳玲娜;徐进;路志刚;赵国庆;唐涛;黄民智;王文祥;宫玉彬;;一种卷绕微带曲折线慢波结构的研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十九届学术年会论文集（上册）[C];2013年

7 张勇;莫元龙;周晓岚;李建清;;实用翼片加载螺带慢波结构特性研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十三届学术年会论文集（下）[C];2001年

8 韩勇;刘燕文;丁耀根;刘濮鲲;;镀膜组件对螺旋线慢波结构性能的影响[A];中国真空学会2008年学术年会论文摘要集[C];2008年

9 韩勇;刘燕文;丁耀根;刘濮鲲;;镀膜组件对螺旋线慢波结构性能的影响[A];中国真空学会2008学术年会论文集[C];2008年

10 张文丙;阮智文;朱刚;李锐;贺兆昌;张代富;;高效率慢波结构的设计[A];中国电子学会真空电子学分会第十九届学术年会论文集（上册）[C];2013年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 郭_M;新型曲折类慢波结构亳米波行波管的研究[D];电子科技大学;2014年

2 张明皓;太赫兹新型慢波结构的研究[D];电子科技大学;2015年

3 王兵;同轴交错圆盘加载波导及其应用研究[D];电子科技大学;2015年

4 徐捷;一类用于微波源的慢波结构研究[D];电子科技大学;2012年

5 沈飞;微带型慢波结构的研究[D];电子科技大学;2012年

6 蔡军;W波段折叠波导慢波结构的研究[D];山东大学;2006年

7 张雍;螺旋线慢波结构特性研究与应用设计[D];兰州大学;2010年

8 赖剑强;交错双栅慢波结构的应用研究[D];电子科技大学;2012年

9 刘鲁伟;新型螺旋线慢波结构的研究[D];电子科技大学;2013年

10 朱俊;低磁场准单模Cerenkov型高功率毫米波器件研究[D];国防科学技术大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王晓艳;毫米波梯形线返波管的研究[D];电子科技大学;2014年

2 韩天天;宽带毫米波螺旋线慢波结构的研究[D];电子科技大学;2015年

3 廖雷;V波段微带线慢波结构研究[D];电子科技大学;2014年

4 肖清;特殊螺旋线慢波结构研究[D];电子科技大学;2014年

5 李厅;小型化微带滤波器的研究与设计[D];电子科技大学;2014年

6 许友坤;微带角度对数曲折线慢波结构行波管的研究[D];电子科技大学;2015年

7 王学楠;多形状毫米波螺旋线研究[D];电子科技大学;2014年

8 姚若妍;太赫兹斜注管的研究[D];电子科技大学;2014年

9 吕亮霞;基于制造特性的螺旋慢波结构装配性能仿真与优化[D];北京理工大学;2016年

10 侯钧;金属柱平板慢波结构的三维模拟研究[D];电子科技大学;2009年

，

本文编号：1219123