搜索ANSYS優化設計功能在雷達天線罩
2016-10-17 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
本文應用ANSYS的優化設計模塊對雷達天線罩進行了有限元分析。通過分析計算得到天線罩在滿足結構強剛度條件下的最佳厚度尺寸,為進一步天線罩設計提供參考依據。
1 概 述
雷達天線罩簡稱天線罩或雷達罩。它的作用是在雷達天線的周圍形成一個封閉的空間,將轉動工作的雷達天線罩于其中,以保護雷達天線系統免受大氣環境的直接作用。由于天線罩的遮擋,天線系統可不受風、沙、雨、雪、冰雹的侵襲,這將降低天線驅動裝置的設計功率和減少天線轉動實際消耗的能源,并且避免了因氣候等對天線系統的影響,因此也大大簡化和減輕了天線系統的日常維護修理工作,延長了雷達的使用壽命。但是架設天線罩會使天線的電性能有所降低,例如引起波束偏離、波瓣畸變、傳輸損耗和反射功率損耗等,影響了雷達的精度并降低了雷達的有效作用距離。
一般來說,天線罩罩壁越厚,結構性能會越好,但電性能會越差。在設計雷達罩罩壁厚度時要充分考慮結構和電性這一對矛盾,根據天線及天線罩使用環境確定合適的壁厚,爭取設計出在結構、電性能上表現優異,同時輕巧美觀、經濟實用又方便安裝的雷達罩[1]。
ANSYS是集前后置處理、求解器為一體的具有強大解算功能的有限元軟件,它集成了很多先進技術來優化計算過程,并將其模塊化,比如接觸關系的模擬、子模型、優化設計[2]等。
本文將結合某型號天線罩(見圖1),采用ANSYS的優化設計模塊,對其進行優化設計,求解同時滿足結構性能要求和電性能要求的最佳厚度尺寸。
圖1 某型號天線罩
2 優化設計
2.1 生成優化分析文件[3]
分析文件是ANSYS優化設計過程中的關鍵部分,ANSYS程序運用分析文件構造循環文件,進行循環分析。分析文件中,模型必須是參數化建立的,結果也必須用參數來提取。完成后,保存為“radome.inp”。
2.1.1 參數化建模
天線罩半徑r,高度h,初始壁厚t0=0.012,載荷為均布壓力p, 材料性能見表1,底部約束為固支。進入前處理器(prep7),對天線罩進行建模并加載(見圖2)。
圖2 有限元模型
2.1.2 求解并指定優化變量
所謂的優化變量,指的是設計變量(dv)、狀態變量(sv)和目標函數(obj)。顯然,在雷達天線罩的設計中,壁厚t是設計變量,它由電性能設計提供。狀態變量是設計變量的函數,可以根據需要自己定義,本例中我們將最大變形u和mises應力seqv作為狀態變量,重量w作為目標函數。
求解后進入后處理器(post1),用*get命令分別提取最大變形u、mises應力seqv和重量w。
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