搜索ANSYS优化设计功能在雷达天线罩
2016-10-17 by:CAE仿真在线 来源:互联网
本文应用ANSYS的优化设计模块对雷达天线罩进行了有限元分析。通过分析计算得到天线罩在满足结构强刚度条件下的最佳厚度尺寸,为进一步天线罩设计提供参考依据。
1 概 述
雷达天线罩简称天线罩或雷达罩。它的作用是在雷达天线的周围形成一个封闭的空间,将转动工作的雷达天线罩于其中,以保护雷达天线系统免受大气环境的直接作用。由于天线罩的遮挡,天线系统可不受风、沙、雨、雪、冰雹的侵袭,这将降低天线驱动装置的设计功率和减少天线转动实际消耗的能源,并且避免了因气候等对天线系统的影响,因此也大大简化和减轻了天线系统的日常维护修理工作,延长了雷达的使用寿命。但是架设天线罩会使天线的电性能有所降低,例如引起波束偏离、波瓣畸变、传输损耗和反射功率损耗等,影响了雷达的精度并降低了雷达的有效作用距离。
一般来说,天线罩罩壁越厚,结构性能会越好,但电性能会越差。在设计雷达罩罩壁厚度时要充分考虑结构和电性这一对矛盾,根据天线及天线罩使用环境确定合适的壁厚,争取设计出在结构、电性能上表现优异,同时轻巧美观、经济实用又方便安装的雷达罩[1]。
ANSYS是集前后置处理、求解器为一体的具有强大解算功能的有限元软件,它集成了很多先进技术来优化计算过程,并将其模块化,比如接触关系的模拟、子模型、优化设计[2]等。
本文将结合某型号天线罩(见图1),采用ANSYS的优化设计模块,对其进行优化设计,求解同时满足结构性能要求和电性能要求的最佳厚度尺寸。
图1 某型号天线罩
2 优化设计
2.1 生成优化分析文件[3]
分析文件是ANSYS优化设计过程中的关键部分,ANSYS程序运用分析文件构造循环文件,进行循环分析。分析文件中,模型必须是参数化建立的,结果也必须用参数来提取。完成后,保存为“radome.inp”。
2.1.1 参数化建模
天线罩半径r,高度h,初始壁厚t0=0.012,载荷为均布压力p, 材料性能见表1,底部约束为固支。进入前处理器(prep7),对天线罩进行建模并加载(见图2)。
图2 有限元模型
2.1.2 求解并指定优化变量
所谓的优化变量,指的是设计变量(dv)、状态变量(sv)和目标函数(obj)。显然,在雷达天线罩的设计中,壁厚t是设计变量,它由电性能设计提供。状态变量是设计变量的函数,可以根据需要自己定义,本例中我们将最大变形u和mises应力seqv作为状态变量,重量w作为目标函数。
求解后进入后处理器(post1),用*get命令分别提取最大变形u、mises应力seqv和重量w。
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