毫米波脊形波导窗封接应力仿真研究

Ｚ ＨＯＵ ｉｇｇ ｎ ＭＥ ａ — ｎ ＹＡＮＧ Ｍ ｉｇｈ ａ Ｍ ｎ — ａ ， ＮＧ Ｘｉ ｊ ， ｏ ｕ ｎ — ｕ
（ ｉｉ ｇ Ｖ ｃ ｕ Ｅｌｃｒｎ ｃ ｓａ ｃ ｎｔｔ ｔ ，Ｂｅｊｎ ０ ０ ５ Ｃ ｉａ） Ｂｅｊｎ ａ ｕ ｍ ｅ ｔｏ ｉｓ Ｒｅｅ ｒ ｈ Ｉ ｓｉｕ ｅ ｉｉｇ １ ０ １ ， ｈ ｎ
ｍｅ ｅ ｕ ｔ ｓ ｗｓ ｔ ａ ｅ ｏ ｉ ｉ ｈ ｄ ｐｒ ｄｕ ｔ ｓ ｏｂ ｉ ｓ ｙ ｉ ｒ ｖ ｄ ｗｉｈ ｔ ｔｍｉｅ ｔ ｕ ｔ ｒ ． ｎｔｒ ｓ ｌ ｈｏ ｈｅ ｒ ｔ ｆｆｎ ｓ ｅ ｏ ｃ ｓ ｉ ｖ ｏｕ ｌ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｈｅ ｏｐ ｉ ｚ ｄ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ
可 以满 足 Ｋ 至 Ｋａ频 段 范 围 内大 功 率 的输 出要 求 。
由于 物理 结构 的限 制 ， 脊 形 波 导 窗在 实 际应 用 中 该 还存 在一 定 的 问题 ， 要 表 现 为 在 封接 过程 出现 严 主
了常规计算 中薄壳理 论 的局 限性¨ ， 算结果 更具 参 ２计 ］ 考价值 。表 １ 计算 中用到 的材 料 膨胀 系 数 与温 度 为 的关 系 。该封接模 型忽略温 升过程 ， 只考虑 降温 过程
的需 求 ， 计 出一 种新 型脊 形波 导 窗 ， 类 型波 导窗 设 该
以名 义应 力为 材料 失 效 的 判定 依 据 ） 长 到 大 于材 增 料 的最小 失效 应力 时 即认为 材料 发生 失效 。本 文 利 用 目 前 较 为 先 进 的 非 线 性 仿 真 计 算 软 件
ＡＢ ＡＱＵＳ对 窗 片 的封 接 过程 进行 了仿真 分析 ， 免 避
关 键 词 ： 接 应 力 ； 线 性 ； 形 波 导 窗 ； 构 优 化 封 非 脊 结
中图分类号 ：Ｎ ０ Ｔ １５
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ２ ８ ３ （０ １０ —０ ９ —０ １０ － ９ ５ ２ １ ）４ ０ ６ ３
为 了适应 螺旋 线 毫米 波行 波管 超带 宽 和大 功率
Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｒ ｓ ｆｓ ａ ｉ ｙ ｗｏ ｄ Ｓｔ ｅ ｓ ｏ ｅ ｌｎｇ，Ｎ ｏ ｉ ａ ｎｌｎｅ ｒ，Ｒｉ ｅ ｗａ — ｄｇ ｖｅｇｕｉ ｅ ｗ ｉ ｏ ，Ｃｏ ｔ ｕｃ ｉ ｎ ｏ ｉ ｉａ ｉ ｄ ｎｄ ｗ ｎｓ ｒ ｔｏ ｐｔｍ ｚ ｔｏｎ
摘 要 ： 对 某 新 型 毫 米 波 脊 形 波 导 窗 封 接 成 品 率低 的 问 题 ， 文 利 用 ＡＢ 针 本 ＡＱＵＳ软 件 对 其 封 接 过 程 中产 生 的非 线 性 封 接 应 力 进 行 了 仿 真 分 析 和研 究 ， 对 其 结 构 进 行 了优 化设 计 ， 效 的解 决 了其 封 接 成 品 率 过 低 的 问题 。 并 有
ｃ ｌｕ ａ ｅ ｎ ｎ ｌｚ ｄ Ａｎ ｈ ｖ ｇ ｉｅ ｓｒ ｃｕ ｅｉ ｏ ｔ ｉｅ ｓｎ ａｃ ｌｔｄ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ． ｄｔ ｅｗａ ｅ ｕｄ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ｐ ｉ ｚ ｄ ｕ ｉ ｇ ＡＢＡＱＵＳ ｓ ｆｗａ ｅ Ｔｈ ｘ ｅ ｉ ｍ ｏｔ ｒ． ｅｅ ｐ ｒ—
中应力 变化情况 ， 以焊 料 的融化 温度 ９０Ｃ为 计算 起 ５￣
始温 度 。
重 的窗 片炸裂 问题 ， 接 成 品率过 低 ， 封 为此 本文 针对 现有 波 导窗结 构 进行 了封 接应 力仿 真研 究 和优 化设
计。
封接 应力 是 由于两种 不 同膨胀 率 的材 料在 温度 变化 过程 中非线 性应 力集 中造 成 的 ， 当其应 力 （ 一般
物理 模 型 ， 用全 六 面体 网格 ， 采 并对 应力 集 中关 键部 位进 行 网格 加密 ， 网格 数 量接 近 ３ ０万 。图 ２为应力 最大 时 刻下 窗体 应力 分 布 图 。
百度文库
远远 大 于窗 片的最 小失 效应 力 ４ ０ＭＰ 。 １ ａ 由于两 种 封 接 材料 的膨 胀 系数 不 同 ， 随着 温 度
表 １ 窗 片 与 可 伐 膨 胀 系数
ｌ 原 始 结 构 封 接 应 力 分 析
图 １为在 ＡＢ ＡＱＵＳ软 件 中建 立 的脊 形波 导 窗
通 过 分析可 知 封接残 余 应力 主要 集 中在 窗片 的
边 缘 处 ， 大 应 力 可 达 ６ ８ ２Ｍ Ｐ ， 时 的 应 力 已经 最 ９． ａ此
的不 断 降低 ， 两种 材料 的收缩量 存在 差 异 ， 片 整体 窗
田 二垒
力校 核 ， 筛选 出了封 接应力 最 优材 料 ， 其他 结构 及 边 界条 件不 变 ， 到 的计 算结 果 如 图 ５所示 。 得
由图 ５可知 ， 片 的最 大 封 接应 力 得 到 了明 显 窗 的 改 善 ， 原 来 ４ ３ ４ 由 ５ ． ６ ＭＰ ａ降 至 现 在 的 １ ６ ８ ４ ．
Ａｂｓｒ ｃ ： ｔａ ｔ Ｔｈｅ ｎｏ ｉ ｅ ｒ ｓ ａ ｉ ｇ ｓ ｒ ｓ ｒ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｇｅ ｗａ ｅ ｉ ｅ ｗｉ ｄｏ ｓ ｗｅｄｉ ｇ ｐ ｏｃ ｄ ｅ ｉ ｎｌｎ ａ ｅ ｌｎ — ｔ ｅ ｓ ｐ ｏ ｕｃ ｄ ｉ ｈｅ ｒｄ ｖ ｇｕ ｄ ｎ ｗ ｌ ｎ ｒ ｅ ｕｒ ｓ
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工 艺 与 应 用
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毫 米 波 脊 形 波 导 窗 封 接 应 力 仿 真 研 究
周 明 干 ， 晓 君 ， 明 华 孟 杨
（ 京 真空电子技术研究所 ， 京 １０１） 北 北 ０ ０ ５
Ｓｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｌｎ ｔ ｅ ｓ ｆ ｒ Ｒｉ ｇ ａ ｅ Ｇｕ ｄ ｉｌｍ ｅ ｅ ａ ｅ Ｗ ｉ ｄｏ ｍ ｌ ｔｏ ｆＳ ａ ｉ ｇ Ｓ ｒ ｓ ｏ ｄ ｅ Ｗ ｖ － ｉ ｅ Ｍ ｌｉ ｔ ｒ Ｗ ｖ ｎ ｗ