中機生產(chǎn)力促進中心 程 鵬 郎 寧 劉凌霄 閆 鵬

中國電子科技集團公司第三十八研究所 武斌功 陳 橋

1 引言

空警500 數(shù)字預警機和新一代數(shù)字預警機的預警系統(tǒng)是中國自主研制的大型、全天候、多傳感器空中預警與指揮控制系統(tǒng)，它的服役填補了解放軍裝備預警機的空白，領先于美俄同類產(chǎn)品，達到世界領先水平。 當前制造過程主要依賴進口設備，限制了國防工業(yè)的發(fā)展，急需研制相關檢測設備，解決數(shù)字預警機雷達制造裝備受制于人和缺乏規(guī)?；商壮删€加工能力的問題，滿足數(shù)字預警機大批量穩(wěn)定生產(chǎn)需求。

本文對數(shù)字預警機雷達核心零件快速檢測設備結(jié)構(gòu)進行研究，旨在滿足數(shù)字預警機雷達零件的高質(zhì)量、快節(jié)奏、快速響應的高速發(fā)展需求，提升專項成果在軍工電子領域重點產(chǎn)品研發(fā)與實際生產(chǎn)中的應用水平。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

精密測量與制造密切相關，相輔相成，計量與測試技術(shù)的發(fā)展推動著精密制造業(yè)的發(fā)展； 而精密制造技術(shù)水平的提高，又反過來為性能優(yōu)越、高精密的儀器設備提供了物質(zhì)上的保證。 由于我國基于精密檢測等的智能裝備制造的前沿研究相對落后，使得中國機械工程領域的研究水平與世界發(fā)達國家相比仍然存在較大差距。

在設備結(jié)構(gòu)制造方面，采用有限元仿真計算，可有效分析結(jié)構(gòu)合理性。 之前已有國內(nèi)專家通過有限元對基于田間實測載荷的拖拉機轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋殼進行了疲勞壽命分析，也有通過有限元對西堠門公鐵兩用大橋主橋嵌巖重力錨進行了設計及受力分析，也有對新奧法隧道穿越下伏斷層破碎帶高速公路進行了有限元分析。 吸取他們的經(jīng)驗，中機生產(chǎn)力促進中心及中國電子科技集團公司第三十八研究所通過有限元對三坐標橫梁進行了靜力分析。

3 數(shù)字預警機雷達核心零件快速檢測設備結(jié)構(gòu)有限元分析

考慮待測零件結(jié)構(gòu)特征、加工工藝特點、操作人員的方便性和舒適性，兼顧設備成本、人力成本、能源成本、場地成本、管理成本以及設備柔性等因素提出一種基于多傳感器信息融合的自動化尺寸檢測設備，即以三坐標測量儀為主體，通過搭載多種傳感器獲得豐富、精確、可靠的檢測，具體見圖1。 對檢測設備進行結(jié)構(gòu)分析，得到其主要承重部位及易失效部位為花崗巖橫梁，特對此進行有限元仿真分析。

圖1 檢測設備

（1） Von Mises 屈服準則

Von Mises 屈服準則是一個比較通用的屈服準則，適合于大多數(shù)材料，其等效應力見式（1）。

式中，σ1，σ2，σ3為三個方向上的主應力。

圖2 為Von Mises 屈服準則，在三維主應力空間中，Von Mises 屈服面是一個以σ1=σ2=σ3為軸的圓柱面； 在二維中，屈服面內(nèi)部的任何應力狀態(tài)都是彈性的，屈服面外部的任何應力狀態(tài)都會引起屈服。

圖2 Von Mises 屈服準則

（2） 有限元分析過程

對三坐標測量儀橫梁有限元模型劃分網(wǎng)格，包括21767 個單元、36344 個節(jié)點。 橫梁模型材質(zhì)屬性為花崗巖，其模型類型為線性彈性同向性，屈服準則選取為最大von Mises 應力，屈服強度為2.6e+13N/m2，彈性模量為1.5e+13N/m2，泊松比為0.394，質(zhì)量密度為3000kg/m3，抗剪模量為0N/m2。 約束橫梁模型底面位移，在上面施加力784N。

（3） 仿真結(jié)果及分析

對橫梁模型的應力、位移及應變進行有限元分析，其計算結(jié)果見圖3～圖5。 由此三圖可得，最小von Mises 應力為1.895e+02N/m2，最大為1.386e+05N/m2； 最小合位移為0.000e+00mm，最大為3.801e-06mm； 最小對等應變?yōu)?.934e-11，最大為6.756e-09。 該結(jié)果符合設計要求，可保證測量精度。

圖3 橫梁應力云圖

圖4 橫梁位移云圖

圖5 橫梁應變云圖

4 結(jié)論

通過對數(shù)字預警機雷達核心零件快速檢測設備結(jié)構(gòu)進行研究，得到三坐標測量儀橫梁是重點研究對象。 對橫梁進行有限元計算，得到其應力、位移、應變分布云圖，證明該橫梁結(jié)構(gòu)符合測量設備要求。