行波管广泛地应用于雷达、电子对抗以及卫星通信等重点国防工程,被誉为武器装备的“心脏”。行波管在使用过程中必然要承受各种机械冲击和振动应力的作用,因而作为行波管核心部件的电子枪,它的结构很容易受到这些机械外力的作用而产生形变以影响电子束的发射和传输,进而影响行波管的性能,甚至造成失效。由此可见,电子枪的抗振可靠性不仅决定着电子束的发射效率,也直接影响着行波管工作的稳定性和可靠性,为了得到更高特性的行波管,优化电子枪的抗振可靠性设计则显得非常重要。本文依据模态试验所得到的模态参数,采用的是ANSYS有限元模拟分析的方法,对电子枪有限元模型进行修正,并从影响电子枪自然振动频率因素中的刚度系数k和质量m出发,对修正后的电子枪模型进行结构的优化设计,以提高它的结构抗振可靠性。首先,本文简要地介绍了行波管电子枪的基本结构和模态分析理论,并使用ANSYS有限元软件建立电子枪的实体模型和有限元模型,在基于电子枪模态试验以及灵敏度分析的有限元法的基础上,对电子枪的模型进行修正,得到修正后的电子枪有限元模型。其次,考虑到电子枪工作时的扫频振动频率为50～2000Hz,并结合影响自然振动频率因素的刚度系数k和质量m,分别从结构、生产工艺以及约束方式等方面进行多组模拟分析,结果显示:聚集极支持筒处加强金属的厚度增加100%,可以使电子枪阴极组件产生最大振动位移时的最小固有频率从1473Hz提高至2461Hz;电子枪各组件连接部位的加工工艺由点焊改为钎焊,通过增加刚度的方式来提高电子枪的固有频率,并使得阴极产生最大振动位移时的固有频率落在第二阶,且频率大于2000Hz;约束方式的严格程度与电子枪的固有频率成正比例关系。最后,本文利用ANSYS的接口技术和APDL参数化语言,使用VC++编写程序,建立具有图形输出功能的电子枪二次开发窗口界面,以实现非ANSYS专业人士也可以使用二次开发界面修改电子枪的结构、材料等参数,以调用ANSYS在后台运行模拟计算,实现不同结构可靠性的优化设计。总体来说,本文在探索电子枪的结构抗振可靠性上取得了阶段性成果,有效地实现了电子枪的结构抗振可靠性模拟与评估,然而,更进一步深入地探讨电子枪的结构动力学分析以及热-结构耦合分析,将是今后研究的重点。