一种共形天馈机箱应力检测方法与流程

1.本发明涉及共形天馈机箱应力检测的技术领域，尤其涉及一种共形天馈机箱应力检测方法。


背景技术：

2.随着毫米波元器件的更新换代和雷达电子技术的发展，车载毫米波雷达呈现出体积小，重量轻和功能强大的发展趋势。为适应这种趋势，车载毫米波雷达的舱内电子设备也体现出集成度高的特点；因此，轻型化的同时保证足够的结构强度与功能强大的电子机箱设计方法成为舱内电子设备研制中的一个热点。
3.目前，申请号为2020109631832的中国发明，公开了一种提高机载机箱振动可靠性的方法，可以通过根据动力响应结果确定机载机箱共振点评估机载机箱振动稳定性，并查看机载机箱应力和振幅结果是否满足要求，可通过改变机载机箱的结构几何和材料等改变机载机箱的质量分布和刚度分布，从而改善机载机箱的振动特性，来保证机载机箱的振动可靠度。但是由于雷达机箱使用过程中不仅会产生振动，而且还会产生高温，材料在高温下的结构强度会出现弱化，而且车载毫米波雷达往往也会面临在低温严寒场景下使用的需求，现有的通过简化模型分析的方式，仅仅只能对振动进行模拟，难以还原实际使用工况，对机箱的应力检测不够准确，难以适应实际使用情况。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是：但是由于雷达机箱使用过程中不仅会产生振动，而且还会产生高温，材料在高温下的结构强度会出现弱化，而且车载毫米波雷达往往也会面临在低温严寒场景下使用的需求，现有的通过简化模型分析的方式，仅仅只能对振动进行模拟，难以还原实际使用工况，对机箱的应力检测不够准确，难以适应实际使用情况。
5.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种共形天馈机箱应力检测方法，包括对机箱本体进行扫描，获取获取第一扫描数据；
6.基于所述第一扫描数据，建立所述机箱本体模型；
7.对所述机箱本体进行温度试验和振动试验；
8.对试验后机箱本体进行扫描，获取第二扫描数据；
9.基于所述第二扫描数据，建立试验后机箱本体模型；
10.将试验后机箱本体模型与试验前机箱本体模型进行比较，获取检测数据。
11.作为本发明所述的共形天馈机箱应力检测方法的一种优选方案，其中：对机箱本体进行扫描，获取获取第一扫描数据：
12.将所述机箱本体固定在检测台上；
13.通过扫描仪对所述机箱本体表面发射扫描信号；
14.所述发射扫描信号照射到所述机箱本体后，所述机箱本体反射第一反馈信号；
15.通过光感应器接收第一反馈信号。
16.作为本发明所述的共形天馈机箱应力检测方法的一种优选方案，其中：基于所述第一扫描数据，建立所述机箱本体模型包括：
17.所述第一反馈信号通过模数转换器，转化成第一扫描数据；
18.将所述第一扫描数据输入计算机；
19.基于所述第一扫描数据的信息，建立机箱本体模型。
20.作为本发明所述的共形天馈机箱应力检测方法的一种优选方案，其中：对所述机箱本体进行温度试验和振动试验包括：
21.依次对所述机箱本体进行温度冲击试验、低温试验、高温试验和振动试验；
22.所述温度冲击试验包括：使用低温和高温，依次对所述机箱本体进行试验，然后将所述机箱本体在常温放置2h后，准备下个试验；
23.所述低温试验包括：采用低温达到稳定状态后保温2h，然后后常温放置2h，准备下个试验；
24.所述高温试验包括：采用℃温度达到稳定状态后保温2h，然后后常温放置2h，准备下个试验。
25.作为本发明所述的共形天馈机箱应力检测方法的一种优选方案，其中：所述振动试验包括：低温振动试验、常温振动试验和高温振动试验，所述低温振动试验、常温振动试验和高温振动试验包括在低温下、常温下和高温下分别进行振动试验：
26.所述振动方向包括x、y、z三个轴向，振动时间为x、y、z三个轴向分别振动10min。
27.作为本发明所述的共形天馈机箱应力检测方法的一种优选方案，其中：对试验后机箱本体进行扫描，获取第二扫描数据包括；
28.将所述试验后机箱本体固定在检测台上；
29.通过扫描仪对所述试验后机箱本体表面发射扫描信号；
30.所述机箱本体接收发射扫描信号后反射第二反馈信号；
31.通过光感应器接收第二反馈信号。
32.作为本发明所述的共形天馈机箱应力检测方法的一种优选方案，其中：基于所述第二扫描数据，建立试验后机箱本体模型包括：
33.所述第二反馈信号通过模数转换器，转化成第二扫描数据；
34.将所述第二扫描数据输入计算机；
35.基于所述第二扫描数据的信息，建立试验后机箱本体模型。
36.作为本发明所述的共形天馈机箱应力检测方法的一种优选方案，其中：将试验后机箱本体模型与试验前机箱本体模型进行比较，获取检测数据包括：
37.分别建立所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型的坐标系，并确认所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型的边界；
38.若某点所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型边界的坐标相同，则该点没有形变；
39.若某点所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型边界的坐标不同，则该点出现形变。
40.作为本发明所述的共形天馈机箱应力检测方法的一种优选方案，其中：比较所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型边界的坐标；
41.基于所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型边界的坐标；
42.获取所述试验后机箱本体模型的形变量；
43.根据所述试验后机箱本体模型的尺寸获取应变量；
44.结合机箱材料的弹性模量，计算所述试验后本体形变位置的应力。
45.本发明的有益效果：能够根据使用环境，进行高温、低温、高温、低温以及低温振动试验、常温振动试验和高温振动试验，对机箱本体进行试验，更好的模拟花园使用环境和工况，并综合考虑机箱本体的结构特点，对机箱本体的应力试验检测更加准确，有利于寻找机箱本体的应力薄弱点，改良机箱本体的结构，提高其可靠性。
附图说明
46.图1为本发明一个实施例提供的一种共形天馈机箱应力检测方法的基本流程示意图。
47.图2为本发明一个实施例提供的一种共形天馈机箱应力检测方法的温度循环试验示意图。
48.图3为本发明一个实施例提供的一种共形天馈机箱应力检测方法的振动实验示意图。
49.图4为本发明一个实施例提供的一种共形天馈机箱应力检测方法的机箱本体网格划分示意图。
50.图5为本发明一个实施例提供的一种共形天馈机箱应力检测方法的机箱本体形变示意图。
具体实施方式
51.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。
52.实施例1
53.参照图1，为本发明的一个实施例，提供了一种共形天馈机箱应力检测方法，包括：
54.s1:对机箱本体进行扫描，获取获取第一扫描数据包括：
55.将所述机箱本体固定在检测台上；
56.通过扫描仪对所述机箱本体表面发射扫描信号；
57.所述发射扫描信号照射到所述机箱本体后，所述机箱本体反射第一反馈信号；
58.通过光感应器接收第一反馈信号。
59.扫描仪对所述机箱本体表面，包括内表面和外表面发射扫描信号，以保证对机箱本体模型的空间结构形状进行采集，所述发射扫描信号照射到所述机箱本体后，所述机箱本体反射第一反馈信号，此时第一反馈信号为光信号，通过光感应器接收反馈信号
60.s2:基于所述第一扫描数据，建立所述机箱本体模型包括：
61.所述第一反馈信号通过模数转换器，转化成第一扫描数据；
62.将所述第一扫描数据输入计算机；
63.基于所述第一扫描数据的信息，建立机箱本体模型。
64.优选通过有限元仿真软件ansys建立机箱本体模型，三维模型进行适当简化，去除机箱本体上一些不必要的安装孔、非受力的零部件以减少网格划分时的计算量，减少求解时间。最后将其简化模型导入到有限元仿真软件，并分别设置材料属性、定义约束。网格划分效果如图2所示。
65.s3:对所述机箱本体进行温度试验和振动试验包括：
66.依次对所述机箱本体进行温度冲击试验、低温试验、高温试验和振动试验；
67.所述温度冲击试验包括：使用(-45
±
2)℃的低温和(60
±
2)℃的高温，依次对所述机箱本体进行试验，低温和高温保持2h，共10次循环，低温和高温之间的转换时间不大于15℃/min，然后将所述机箱本体在常温放置2h后，准备下个试验；
68.所述低温试验包括：采用(-55
±
2)℃低温达到稳定状态后保温2h，然后后常温放置2h，准备下个试验；
69.所述高温试验包括：采用(+70
±
2)℃高温达到稳定状态后保温2h，然后后常温放置2h，准备下个试验。
70.所述振动试验包括：低温振动试验、常温振动试验和高温振动试验，所述低温振动试验、常温振动试验和高温振动试验包括在低温下(-55
±
2)℃、常温下(20
±
2)℃和高温下(+70
±
2)℃分别进行振动试验：
71.所述振动方向包括x、y、z三个轴向，振动时间为x、y、z三个轴向分别振动10min。若试品在某个轴向振动时发生故障，修复好后，该轴向按本条件重做随机振动，已通过方向每个轴向再补振5min。
72.s4:对试验后机箱本体进行扫描，获取第二扫描数据包括；
73.将所述试验后机箱本体固定在检测台上；
74.通过扫描仪对所述试验后机箱本体表面发射扫描信号；
75.所述机箱本体接收发射扫描信号后反射第二反馈信号；
76.通过光感应器接收第二反馈信号。
77.s5:基于所述第二扫描数据，建立试验后机箱本体模型包括：
78.所述第二反馈信号通过模数转换器，转化成第二扫描数据；
79.将所述第二扫描数据输入计算机；
80.基于所述第二扫描数据的信息，建立试验后机箱本体模型。
81.优选通过有限元仿真软件ansys建立试验后机箱本体模型，三维模型进行适当简化，去除试验后机箱本体上一些不必要的安装孔、非受力的零部件以减少网格划分时的计算量，减少求解时间。最后将其简化模型导入到有限元仿真软件，并分别设置材料属性、定义约束。
82.s6:将试验后机箱本体模型与试验前机箱本体模型进行比较，获取检测数据包括：
83.分别建立所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型的坐标系，并确认所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型的边界；
84.若某点所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型边界的坐标相同，则该点没有形变；
85.若某点所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型边界的坐标不同，则该点出现形变。
86.比较所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型边界的坐标；
87.基于所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型边界的坐标；
88.获取所述试验后机箱本体模型的形变量；
89.根据所述试验后机箱本体模型的尺寸获取应变量；
90.结合机箱材料的弹性模量，计算所述试验后本体形变位置的应力。
91.将所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型的大小角度调节成一致，优选采用以所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型上的相同位置的某个点作为坐标原点，建立两个坐标系。试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型以图2中网格划分后，网格的节点作为比较形变量的点，坐标数值差的绝对值为形变量，依次对网格的每个节点进行比较，并获取坐标数值差的绝对值，并生成形变示意图(图5)。
92.为了直观表示可以采用不用的颜色来表示不同程度的形变量。通过试验后机箱本体模型的形变量；根据所述试验后机箱本体模型的尺寸获取应变量；结合机箱材料的弹性模量，计算所述试验后本体形变位置的应力。根据使用环境，进行高温、低温、高温、低温以及低温振动试验、常温振动试验和高温振动试验，对机箱本体进行试验，更好的模拟花园使用环境和工况，并综合考虑机箱本体的结构特点，对机箱本体的应力试验检测更加准确，有利于寻找机箱本体的应力薄弱点，改良机箱本体的结构，提高其可靠性。
93.实施例2
94.参照图5，为本发明另一个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种共形天馈机箱应力检测方法的实验验证，为对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例采用传统技术方案与本发明方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。
95.共形天馈机箱主体由上下面板、左右面板、进/出风道板等几部分螺装而成。共形天馈机箱主体尺寸设计为721
×
540
×
225mm，重量约为30kg。整机底座留有两个外部接口。
96.分别使用5个相同的新的共形天馈机箱按照传统方法和本方法进行实验，传统方法中，只对共形天馈机箱进行振动实验，本发法中依次对共形天馈机箱进行高温、低温、高温、低温以及低温振动试验、常温振动试验和高温振动试验。
97.提前对共形天馈机箱扫描，预先构建共形天馈机箱的试验前模型，将其作为对比模型。
98.表1：本方法与原方法形变量对比表。
[0099] 本方法形变量原方法形变量机箱顶部7.4mm3.5mm机箱左侧5.6mm2.4mm机箱右侧5.5mm2.4mm机箱底部1.20.3mm
[0100]
将所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型的大小角度调节成一致，优选采用以所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型上的相同位置的某个点作为坐标原点，建立两个坐标系。试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型以图2中网格划分后，网格的节点作为比较形变量的点，坐标数值差的绝对值为形变量，依次对网格的每个节点进行比较，并获取坐标数值差的绝对值，并生成形变示意图(图5)。
[0101]
从图5可以看出本方法试验后最大变形出现在机箱本体顶部板上，受力作用弯矩最大，故变形也最大其最大变形量为7.4mm，变形量相对于整机尺寸而言超过形变量的百分之一，其应力值小于许用应力，不能满足实际使用的强度使用要求。
[0102]
根据使用环境，进行高温、低温、高温、低温以及低温振动试验、常温振动试验和高温振动试验，对机箱本体进行试验，更好的模拟花园使用环境和工况，并综合考虑机箱本体的结构特点，对机箱本体的应力试验检测更加准确，有利于寻找机箱本体的应力薄弱点，及时发现安全隐患，改良机箱本体的结构，提高其可靠性。
[0103]
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
[0104]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种共形天馈机箱应力检测方法，其特征在于，包括：对机箱本体进行扫描，获取获取第一扫描数据；基于所述第一扫描数据，建立所述机箱本体模型；对所述机箱本体进行温度试验和振动试验；对试验后机箱本体进行扫描，获取第二扫描数据；基于所述第二扫描数据，建立试验后机箱本体模型；将试验后机箱本体模型与试验前机箱本体模型进行比较，获取检测数据。2.如权利要求1所述的共形天馈机箱应力检测方法，其特征在于：对机箱本体进行扫描，获取获取第一扫描数据：将所述机箱本体固定在检测台上；通过扫描仪对所述机箱本体表面发射扫描信号；所述发射扫描信号照射到所述机箱本体后，所述机箱本体反射第一反馈信号；通过光感应器接收第一反馈信号。3.如权利要求2所述的共形天馈机箱应力检测方法，其特征在于：基于所述第一扫描数据，建立所述机箱本体模型包括：所述第一反馈信号通过模数转换器，转化成第一扫描数据；将所述第一扫描数据输入计算机；基于所述第一扫描数据的信息，建立机箱本体模型。4.如权利要求3所述的共形天馈机箱应力检测方法，其特征在于：对所述机箱本体进行温度试验和振动试验包括：依次对所述机箱本体进行温度冲击试验、低温试验、高温试验和振动试验；所述温度冲击试验包括：使用低温和高温，依次对所述机箱本体进行试验，然后将所述机箱本体在常温放置2h后，准备下个试验；所述低温试验包括：采用低温达到稳定状态后保温2h，然后后常温放置2h，准备下个试验；所述高温试验包括：采用℃温度达到稳定状态后保温2h，然后后常温放置2h，准备下个试验。5.如权利要求4所述的共形天馈机箱应力检测方法，其特征在于：所述振动试验包括：低温振动试验、常温振动试验和高温振动试验，所述低温振动试验、常温振动试验和高温振动试验包括在低温下、常温下和高温下分别进行振动试验：所述振动方向包括x、y、z三个轴向，振动时间为x、y、z三个轴向分别振动10min。6.如权利要求5所述的共形天馈机箱应力检测方法，其特征在于：对试验后机箱本体进行扫描，获取第二扫描数据包括；将所述试验后机箱本体固定在检测台上；通过扫描仪对所述试验后机箱本体表面发射扫描信号；所述机箱本体接收发射扫描信号后反射第二反馈信号；通过光感应器接收第二反馈信号。7.如权利要求6所述的共形天馈机箱应力检测方法，其特征在于：基于所述第二扫描数据，建立试验后机箱本体模型包括：
所述第二反馈信号通过模数转换器，转化成第二扫描数据；将所述第二扫描数据输入计算机；基于所述第二扫描数据的信息，建立试验后机箱本体模型。8.如权利要求7所述的共形天馈机箱应力检测方法，其特征在于：将试验后机箱本体模型与试验前机箱本体模型进行比较，获取检测数据包括：分别建立所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型的坐标系，并确认所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型的边界；若某点所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型边界的坐标相同，则该点没有形变；若某点所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型边界的坐标不同，则该点出现形变。9.如权利要求8所述的共形天馈机箱应力检测方法，其特征在于：比较所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型边界的坐标；基于所述试验后机箱本体模型和试验前机箱本体模型边界的坐标；获取所述试验后机箱本体模型的形变量；根据所述试验后机箱本体模型的尺寸获取应变量；结合机箱材料的弹性模量，计算所述试验后本体形变位置的应力。

技术总结
本发明公开了一种共形天馈机箱应力检测方法，涉及共形天馈机箱应力检测的技术领域，包括对机箱本体进行扫描，获取获取第一扫描数据；基于所述第一扫描数据，建立所述机箱本体模型；对所述机箱本体进行温度试验和振动试验；对试验后机箱本体进行扫描，获取第二扫描数据；基于所述第二扫描数据，建立试验后机箱本体模型。能够根据使用环境，进行高温、低温、高温、低温以及低温振动试验、常温振动试验和高温振动试验，对机箱本体进行试验，更好的模拟花园使用环境和工况，并综合考虑机箱本体的结构特点，对机箱本体的应力试验检测更加准确，有利于寻找机箱本体的应力薄弱点，改良机箱本体的结构，提高其可靠性。提高其可靠性。提高其可靠性。


技术研发人员：郑梦远 蒋国平 胡建凯 黄一津 庞春燕
受保护的技术使用者：南京誉葆科技股份有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/1