परिचय

रडार एंटेना, विशेष रूप से रेडोम के नीचे स्थित एंटेना, चुनौतीपूर्ण फील्ड परिस्थितियों का सामना करने में सक्षम होते हैं। वे न केवल स्थिर भारोंगुरुत्वाकर्षण, माउंटिंग तनाव और क्लैम्पिंग बलों जैसे उत्पन्न कंपन हवा, प्लेटफॉर्म की गति और अन्य पर्यावरणीय कारकों से सिग्नल की अखंडता अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि मामूली विकृतियाँ भी सिस्टम के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकती हैं।

इस समस्या के समाधान के लिए, हमने व्यापक सिमुलेशन वर्कफ़्लो उपयोग करके SOLIDWORKS और एएनसिस मैकेनिकल का के लिए एंटीना + जिग + पीसीबी सिस्टम। यह वर्कफ़्लो स्टैटिक स्ट्रक्चरल एनालिसिस को के साथ प्रीस्ट्रेस्ड मोडल एनालिसिस, जिससे इंजीनियरों को निम्नलिखित लाभ मिलते हैं:

• स्थिर भार के अंतर्गत विस्थापन और तनाव क्षेत्रों का मूल्यांकन करें।

• पूर्व-तनाव की स्थिति में अनुनाद आवृत्तियों और कंपन विधाओं की पहचान करें

• सिग्नल की स्थिरता के लिए संभावित जोखिमों का आकलन करें

• विश्वसनीय संचालन के लिए डिज़ाइन सुधारों की जानकारी दें

यह दृष्टिकोण सुनिश्चित करता है कि संरचनात्मक मजबूती और गतिशील प्रदर्शन प्रारंभिक चरण के डिजाइन में

सैद्धांतिक पृष्ठभूमि

मानक मोडल विश्लेषण में प्रारंभिक तनाव की अनुपस्थिति मानी जाती है। लेकिन संरचनाएं अक्सर पूर्व-तनाव (गुरुत्वाकर्षण, क्लैम्पिंग बल, बोल्ट प्रीलोड, थर्मल लोड) के अधीन कार्य करती हैं। यह पूर्व-तनाव ज्यामितीय (तनाव) कठोरता के माध्यम से संरचना की प्रभावी कठोरता को संशोधित करता है, जिससे प्राकृतिक आवृत्तियां और मोड आकार बदल जाते हैं।.

व्यवहार में:
– तन्य पूर्व-तनाव से मोडल आवृत्तियों में वृद्धि होती है।
– संपीडन पूर्व-तनाव से इनमें कमी आ सकती है।
इस प्रभाव को तनाव कठोरता सहित मोडल विश्लेषण के साथ स्थैतिक विश्लेषण को जोड़कर समझा जा सकता है।

एएनएसवाईएस इनोवेशन कोर्स की सामग्री में "प्रीस्ट्रेस्ड मोडल एनालिसिस" के अंतर्गत इस पद्धति की अनुशंसा की गई है।

मॉडल सेटअप

ज्यामिति और सामग्री गुण

सिमुलेशन मॉडल में तीन मुख्य घटक शामिल हैं:

पीसीबी: के रूप में मॉडल किया गया है एफआर-4, जो एक ऑर्थोट्रोपिक लोचदार सामग्री है, जो दिशात्मक कठोरता गुणों को दर्शाती है।

FR का अर्थ है ज्वाला मंदक (फ्लेम रिटार्डेंट), और संख्या 4 बुने हुए ग्लास-प्रबलित एपॉक्सी राल को दर्शाती है। FR4 की विशेषताएं निर्माता के आधार पर काफी भिन्न होती हैं, हालांकि यह आमतौर पर अपनी यांत्रिक शक्ति और जल प्रतिरोध के लिए जाना जाता है। यह सामग्री पीसीबी में आसन्न तांबे की परतों को अलग करके इन्सुलेटर के रूप में कार्य करती है और साथ ही समग्र यांत्रिक शक्ति भी प्रदान करती है।

FR4 लैमिनेट संरचना – प्रोटोएक्सप्रेस से प्राप्त मूल चित्र

जिग: एल्यूमीनियम मिश्र धातु, जो माउंटिंग फिक्स्चर का प्रतिनिधित्व करता है।

आधार प्लेट: एल्युमिनियम मिश्र धातु से बनी, जो संरचनात्मक सहारा प्रदान करती है।

चित्र 1: SolidWorks एंटीना मॉडल।.

चित्र 2: प्लेटों और जिग के बीच संबंध।.

सभी इंटरफेस (पीसीबी ↔ जिग ↔ बेस प्लेट) पर बॉन्डेड कॉन्टैक्ट्स को परिभाषित किया गया था ताकि लोड का एकसमान स्थानांतरण सुनिश्चित हो सके।.

भार और बाधाएँ

• सहायक स्तंभों के निचले भाग पर तीन स्थिर आधार (स्थानांतरण + घूर्णन स्थिर)।.
• वैश्विक स्तर पर गुरुत्वाकर्षण बल ≈ 9.8066 मीटर/सेकंड² है।.
• इस चरण में कोई अतिरिक्त भार (जैसे वायुगतिकीय, तापीय) नहीं है।.

चित्र 3: भार और बाधाएँ।.

यह व्यवस्था सुनिश्चित करती है कि पूर्व-तनाव वातावरण वास्तविक संयोजन स्थितियों की नकल करता है।

मेशिंग और सॉल्वर विकल्प

महत्वपूर्ण क्षेत्रों (किनारे संक्रमण, इंटरफेस) में परिष्कृत जाल सटीक तनाव कैप्चर सुनिश्चित करता है। स्थैतिक चरण रैखिक प्रत्यास्थ है; मोडल (आइगेनवैल्यू) चरण प्रीस्ट्रेस सक्षम के साथ चलाया जाता है, जो स्थैतिक समाधान से जुड़ा होता है। ANSYS Mechanical में, स्थैतिक समाधान का उपयोग करने के लिए "प्री-स्ट्रेस डिफाइंड बाय" मोडल को सेट करना और संपर्क स्थिति के प्रसार का तरीका चुनना आवश्यक है (जैसे ट्रू स्टेटस, फोर्स बॉन्डेड, फोर्स स्टिकिंग)।.

चित्र 3: मेश विवरण।.

पूर्व-तनाव सहित पहली छह प्राकृतिक आवृत्तियाँ इस प्रकार थीं:

1. 87.27 हर्ट्ज़
2. 90.06 हर्ट्ज़
3. 98.24 हर्ट्ज़
4. 111.79 हर्ट्ज़
5. 131.08 हर्ट्ज़
6. 157.09 हर्ट्ज़

अवलोकन:

• निम्न कंपन स्तर पीसीबी के झुकने और मुड़ने को।

• बंधित इंटरफेस और कठोर बाधाएं समग्र कठोरता को, जिससे पूर्व-तनाव के बिना मानक मोडल विश्लेषण की तुलना में आवृत्तियां अधिक हो जाती हैं।

• ये परिणाम अनुनादी आवृत्तियों की, जो परिचालन कंपन के तहत सिग्नल की गुणवत्ता में गिरावट से बचने के लिए महत्वपूर्ण है।

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Muhammad Ibrahim

एयरोस्पेस डिजाइन और सिमुलेशन इंजीनियर में नेशनल एयरोस्पेस साइंस एंड टेक्नोलॉजी पार्क (NASTP)

Muhammad Ibrahim अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी संस्थान में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के छात्र हैं और सीएडी डिजाइन और इंजीनियरिंग सिमुलेशन पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। वे उत्पाद मॉडलिंग और विश्लेषण के लिए SOLIDWORKS और एएनएसवाईएस का उपयोग करने में निपुण हैं।.

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