某机载雷达机箱焊缝结构疲劳仿真及试验研究

刘家华，邢嘉路，张梁娟，李齐兵

(南京电子技术研究所，江苏 南京 210039)

基金项目：中国人民解放军装备预先研究基金资助项目(305050604)

作者简介：刘家华（1980—），男，高级工程师，硕士，主要研究方向为电子设备结构设计，189776710@qq.com.

摘要：为验证某机载雷达机箱焊缝疲劳可靠性，针对典型机载雷达机箱结构，提出了机箱焊缝强度分析方法。首先对机箱结构进行仿真分析，获得机箱整体及焊缝位置随机振动应力响应，采用三区间法对焊缝疲劳寿命进行计算；其次根据仿真结果选取关键点进行应力测量，得到焊缝关键点处应力响应及疲劳寿命，与计算结果能够较好吻合，验证了仿真的准确性；此外还研究了焊缝应力概率密度分布，证实其符合高斯分布；最后对比试验开始与结束时间段内焊缝应力响应，发现随机振动试验前后焊缝应力响应未发生明显变化，证明焊缝无开裂迹象，从而验证了机箱焊缝结构的可靠性。

关键词：随机振动；雷达机箱；焊接结构；疲劳寿命；振动试验

中图分类号：TB123   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2021)04-0111-06

机载雷达机箱作为机载雷达的重要部件，集成了雷达射频、信号处理、供电等多种重要功能，其结构可靠性对于雷达整机性能具有关键影响。机载环境由于载机发动机结构形式及运行条件不可避免地产生了严苛的振动冲击环境条件，对于舱内雷达机箱而言，随机振动已经成为影响设备结构可靠性的关键环境因素^［1-2］。随着数字化设计仿真技术的发展，雷达设备结构可靠性已逐渐由经验设计发展为数字化仿真设计，国内外相关学者已对该问题进行了大量研究。

目前针对机载雷达设备动力学可靠性的研究主要集中在对设备结构应力仿真结果最大点的校核，试验主要以耐久振动验证为主，缺少对机箱关键位置的动力学响应测试及与仿真结果的对比分析。机载雷达机箱结构一般采用焊接成型，焊缝位置的应力值虽然可能并非是全局最大，但由于其焊接缺陷不可避免、焊缝易发生疲劳断裂等特点，焊缝处往往会成为整个设备结构的薄弱环节^［3］。对于液冷机箱，液冷流道位置焊缝失效可能引起冷却液泄漏，最终导致电子设备失效，从而影响雷达工作甚至飞机飞行安全，因此有必要对机载雷达设备焊缝结构疲劳问题进行研究。本文针对某型机载雷达机箱，提出了机箱焊缝结构的动力学响应分析方法，通过数值计算研究了机箱焊缝位置在随机振动载荷下的响应，再通过试验对焊缝多个关键点应力值响应进行测试，并与数值计算结果进行比较，验证了机箱焊缝位置仿真结果的可靠性。