带你快速了解ANSYS优化设计功能在雷达天线罩的大作用

  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,以雷达天线系统免受大气的直接作 用。由于天线罩的遮挡,天线系统可不受风、沙、雨、雪、冰雹的,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。

  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、优化设计等。

  本文将结合某型号天线),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。

  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。

  Fb和Xb分别是当前的最优目标函数和其相应的设计变量值。如果满足 或者,亦或或者,为优化变量的公差,那么认为迭代,于是迭代停止。为了防止优化过程中的不,ANSYS还为每种优化方法提供了相应的循环控制方 式,即最大循环次数。本例中,我们用的是一阶方法,故用opfrst命令对循环次数进行设置:opfrst,10。

  从图4中我们可以看出,最优解w=7.3579,在t=0.011069附近,与前面的优化结果相比最优解减小了1.23%,壁厚减小了1.12%。

  可见,一次优化的结果往往只是一个粗略的结果,这时候我们可以通过修改优化变量的公差、增加循环次数等方法对优化过程进行二次优化,从而得到满足我们要求 的精确解。本例中,通过两次优化设计,壁厚t的误差⊿t=0.000125,对于玻璃钢手糊成型工艺,这个误差是可以接受的。