编号南京航空航天大学金城学院毕业设计题目雷达俯仰结构运动特性分析学生姓名学号系部机电工程系专业机械工程及自动化班级指导教师二〇一一年六月南京航空航天大学金城学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：雷达俯仰结构运动特性分析）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
作者签名：年月日（学号）：毕业设计（论文）报告纸雷达俯仰结构运动特性分析摘要雷达是20世纪人类在电子工程领域的一项重大发明。
它不仅是军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展和科学研究。
雷达的出现为人类在许多领域引入了现代科技的手段。
本文使用有限元法对雷达俯仰结构进行运动特性分析。
首先利用解析法对问题进行求解，但是求解过程较为复杂，计算量大，鉴于ANSYS中有一类分析类型是结构动力学分析，符合本题得要求，可以加以应用，简化计算。
本文选择三维铰链单元COMBIN7建立模型进行分析求解。
将有限元解与解析解进行对比，可以看出有限元解是正确的，而且具有相当高的精度。
关键词：有限元法，运动特性，ANSYS，瞬态动力学毕业设计（论文）报告纸Radar pitch structure motion characteristics analysisAbstractRadar is the 20th century humans in electronic engineering a major inventions. It is not only the military indispensable electronic equipment, and widely used in social economic development and scientific research. Radar for humans appear in many areas the means of modern science and technology is introduced.This paper using finite element method of the radar pitch structure analysis of movement characteristics. Firstly by using analytical method to solve problems，but solving process is relatively complex and large amount of calculation. There is a certain type of ANSYS is a type of structure dynamics analysis, accord with ontology may require analysis, can be used. The topic choices three dimensional hinge unit COMBIN7 on the analysis solution. In the end, the analytical solution and ANSYS finite element solution is compared, we can see that the finite element contrast solution is correct, and with high precision.Key Words：Finite element method; Movement characteristics；ANSYS; Transient dynamic毕业设计（论文）报告纸目录摘要 (i)Abstract (ii)第一章引言 (1)1.1 课题的背景 (1)1.2 本文的主要研究内容 (1)第二章有限元法与ANSYS (2)2.1 有限元分析方法概述 (2)2.2 有限元分析的基本思想 (2)2.3 ANSYS的主要功能 (3)2.4 ANSYS提供的分析类型 (4)第三章雷达俯仰结构模型的建立 (7)3.1 问题描述 (7)3.2 解析解 (8)3.3 有限元解 (11)3.3.1定义参量 (11)3.3.2 创建单元类型 (12)3.3.3 定义材料特性 (13)3.3.4 定义实常数 (14)3.3.5 创建节点 (15)3.3.6 指定单元属性 (15)3.3.7 创建铰链单元 (16)3.3.8 指定单元属性 (16)3.3.9 创建梁单元 (16)3.3.10 指定分析类型 (17)3.3.11 打开大变形选项 (17)毕业设计（论文）报告纸3.3.12 确定第一个载荷步时间和时间步长 (17)3.3.13 确定数据库和结果文件中包含的内容 (18)3.3.14 设定非线性分析的收敛值 (19)3.3.15 施加约束 (20)3.3.16 求解 (20)3.3.17 定义变量 (21)3.3.18 对变量进行数学操作 (22)3.3.19 用曲线图显示角位移、角速度和角加速度 (22)3.3.20 列表显示角位移、角速度和角加速度 (25)3.4 命令流 (26)3.5 有限元法与解析解的比较 (29)第四章总结和展望 (32)4.1 本文所做工作总结 (32)4.2 工作的展望 (32)参考文献 (33)致谢 (34)毕业设计（论文）报告纸第一章引言1.1 课题的背景雷达概念形成于20世纪初。
雷达是英文radar的音译，为Radio Detection And Ranging 的缩写，意为无线电检测和测距的电子设备。
雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。
因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。
随着现代机械设计要求的日益提高，将有限元法运用于机械设计和机械运动分析已经成为必然的趋势，主要体现在：传统机械设计耗费工时，设计周期较长，产品成本较高。
传统机械设计是在有限的几个方案中比较或是选择一个比较优秀的方案进行设计的，这就使得设计具有一定的盲目性。
将有限元法运用到机械设计中去，可以优化零件形状，降低消耗和成本，提高产品的质量和性能。
最为重要的有限元法大大缩短了设计周期，减少了试件的制作。
有限元法在产品设计和研究中说显示出的无比优越性，使其成为企业在市场竞争中的有利工具，已经越来越受到工程技术人员的重视]1[。
1.2 本文的主要研究内容ANSYS是大型的通用有限元软件，其功能强大，可靠性好，具有强大的结构分析能力和优化设计模块，因而被国内外大多数机械行业所采用。
本文将基于ANSYS建立雷达俯仰结构的有限元模型，对雷达俯仰结构进行动力学分析。
首先，对ANSYS进行了简要的介绍，为雷达俯仰结构的有限元分析做好准备工作；然后，以雷达俯仰结构中的曲柄摇杆机构为研究对象，利用ANSYS建立了曲柄摇杆机构实体单元模型，然后利用ANSYS对结构的动态特性进行研究，并给出分析步骤。
最后将利用解析法计算出的结果与ANSYS运算出的结果进行比较，讨论其误差范围是否在工程允许范围之内。
毕业设计（论文）报告纸第二章有限元法与ANSYS2.1 有限元分析方法概述有限元法是一种离散化的数值解法,是用于求解各类实际工程问题的方法。
应力分析中稳态的、瞬态的、线性的、非线性的问题及热力学、流体力学、电磁学以及高速冲击动力学问题都可以通过有限元法得到解决]2[。
有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。
经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法[3]。
20 世纪60 年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地将其描绘为：“有限元法=Rayleigh Ritz 法＋分片函数”，即有限元法是Rayleigh Ritz 法的一种局部化情况[4]。
不同于求解（往往是困难的）满足整个定义域边界条件的允许函数的Rayleigh Ritz 法，有限元法将函数定义在简单几何形状（如二维问题中的三角形或任意四边形）的单元域上（分片函数），且不考虑整个定义域的复杂边界条件，这是有限元法优于其他近似方法的原因之一2.2 有限元分析的基本思想有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）的基本思想是用较为简单的问题代替比较复杂的问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互联子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所替代。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元法不仅计算精度高，而且能适应各种复杂情况，因而有限元分析成为行之有效的工程分析手段[5]。
毕业设计（论文）报告纸有限元法的基本思想可归结为两个方面，一是离散，二是分片插值[6]。
离散就是将一个连续的求解域人为地划分为一定数量的单元，单元又称网格，单元之的连接点称为节点，单元间的相互作用只能通过节点传递，通过离散，一个连续体便分割为由有限数量单元组成的组合体。
离散的目的就是将原来具有无限自由度的连续变量微分方程和边界转换条件转换为只包含有限个节点变量的代数方程组，以利于用计算机求解。
有限元法的离散思想借鉴于差分法[6]，但做了适当改进。
首先，差分法是对计算对象的微分方程和边界条件进行离散，而有限元法是对计算对象的物理模型本身进行离散，即使该物理模型的微分方程尚不能列出，但离散过程依然能够进行。
其次，有限元法的单元形状并不限于规则网格，各个单元的形状和大小也并不要求一样，因此在处理具有复杂几何形状和边界条件以及在处理具有像应力集中这样的局部特性时，有限元法的适应性更强，离散精度更高。
变分法是在整个求解域用一个统一的试探函数逼近真实函数，当真实函数性态在求解域内趋于一致时，这种处理是合理的。
但如果真实函数的性态很复杂，再用统一的试探函数就很难得到较高的逼近精度，或者说要得到较高的精度就需要阶次很高的试探函数。
同时由于不能在求解域的不同部位对试探函数提出不同的精度要求，往往由于局部精度的要求问题的求解很困难。