平板裂缝天线热处理的计算机仿真优化设计

摘要

某机载雷达所用的平板裂缝天线是由可强化的铝合金材料制造的外径超过800mm的多层复杂薄壁腔体类高精度零件。考虑到安装位置及电性能的要求，要求该天线热处理后的平面最大直线度小于1.0mm,均方根小于0.3，同时抗拉强度σb大于190Mpa。由于该天线是雷达构件中的关键零件，年需求量大，天线加工周期长，价格高，热处理时如果出现报废，会造成较大经济损失并延误雷达的加工周期。
　　考虑到使用实际零件进行试验费用较高，本研究采用了计算机仿真与真实零件相结合的方案。通过试验得到了满足平板裂缝天线设计要求的热处理工艺参数，同时获取了相同热处理条件下的铝合金在各个温度下的力学性能，在此基础上运用Pro/E建立了零件与工装的三维模型，利用Fluent（流体计算）、abaqus（固体热力耦和）、mpcci（流体数据与固体数据耦和）等软件实现了计算机模拟过程。通过仿真，优化设计了平板裂缝天线的热处理工艺，经现场平板裂缝天线热处理试生产，通过仿真优化后的工艺减少了天线热处理后的变形，保证了热处理强度，有效的提高了平板裂缝天线的热处理质量。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 平板裂缝天线的特点

1．2 课题的研究背景和意义

1．2．1 课题的研究背景

1．2．2 课题的研究意义

1．3 平板裂缝天线热处理的国内外现状

1．4 课题研究的内容与目标

1．5 论文的组织结构

2 6063铝合金热处理工艺研究

2．1 6063铝合金的常规热处理介绍

2．1．1 6063铝合金的热处理强化机理

2．1．2 6063铝合金的淬火敏感性

2．2 6063铝合金的固溶热处理研究

2．2．1 试验过程

2．2．2 试验数据及分析

2．3 本章小结

3 6063铝合金高温力学性能参数的获取

3．1 试验材料及试验设备

3．1．1 试样准备

3．1．2 试样数量

3．1．3 试验设备

3．2 试验过程

3．3 实验数据处理

3．4 测试结果

3．5 本章小结

4 冷却过程的仿真与计算

4．1 天线结构在均匀降温条件下的热应力分布

4．1．1 天线模具热力耦合计算原理

4．1．2 模型及简化

4．1．3 材料性质

4．1．4 加载及边界条件

4．1．5 网格划分及选择

4．1．6 均匀降温仿真结果

4．1．7 均匀降温仿真结果分析

4．2 流场下天线热处理过程的模拟

4．2．1 固体场热固耦合计算

4．2．2 流体场计算

4．2．3 耦合计算

4．2．4 计算结果与讨论

4．3 本章小结

5 热处理工艺优化及验证

5．1 工艺优化

5．1．1 淬火冷却速率的调整

5．1．2 模具的调整

5．1．3 装夹方式的调整

5．1．4 淬火冷却工艺的调整

5．2 产品验证

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献