贺李平_雷达天线座结构优化设计技术new

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1、Altair2013技术大会论文集雷达天线座结构优化设计技术StructuralOptimizationDesignTechnologyofAntennaPedestalinRadar贺李平(北京无线电测量研究所北京100854)摘要：该文对雷达天线座结构优化设计技术进行了研究。文中提出了基于优化驱动的天线座结构创新设计流程，并以方位基座结构优化设计为例，基于结构优化软件AltairOptiStruct，介绍了如何利用拓扑优化技术实现天线座的概念设计，利用尺寸优化技术实现天线座的方案设计。结构优化技术将使得天线座在高刚度、高机动性、轻质量等要求中达到平衡，特别适合于大型精密雷达和机载雷达天

2、线座结构优化设计。关键词：雷达天线座结构优化有限元方法OptiStructAbstract:Structuraloptimizationdesigntechnologyofanantennapedestalinradarisstudiedinthispaper.Aninnovative,optimizationdrivendesignprocessofantennapedestalisproposed.Takingthestructuraloptimizationdesignofanazimuthbaseforexample,thispaperillustrateshowtocarryou

3、tconceptualdesignofanantennapedestalbytopologyoptimizationmethod,andhowtocarryoutprojectdesignbysizeoptimizationmethodbasedonthestructuraloptimizationsoftwareAltairOptiStruct.Structuraloptimizationtechnologycanbalancetherequirementsofhigherstiffness,highermaneuverability,andlowermass.Itisparticula

4、rlysuitableforstructuraloptimizationdesignofantennapedestalinhighprecisionradarandairborneradar.Keywords:radar,antennapedestal,structuraloptimization,finiteelementmethod,OptiStruct1概述天线座是支撑天线探测目标的装置。它通过天线控制系统，使天线能够按照预定的规律运动或[1]者跟随目标运动，准确地指向目标，并且通过它精确地测出目标的方向。无论是轻巧型的机载雷达，还是大型的精密探测雷达，天线座的结构设计必须满足刚度好

5、、静态和动态变形小、结构固有频率高等目标，它们在很大程度上取决于设计和计算方法。纵观结构设计的历史，人们学会进行力学分析是结构设计的第一次飞跃。力学分析基于有限元方法，是一种虚拟实验的手段，以其独特的优势，已能取代部分物理实验，有效的减少实验费用、[2,3]加速项目进度、改善产品性能。结构设计的第二次飞跃则是结构优化理论的发展和实际应用。结构优化基于有限元方法和优化技术，能够自动设计出满足设计指标的最佳结构形状和尺寸，使得结[4,5]构设计快速而准确，大大缩短了设计周期，提高了产品精度和性能。在天线座结构设计领域，文献[6]采用尺寸优化技术对方位减速箱的部分零件进行了优化设计，取得了较好的

6、效果；文献[7]采用拓扑优化技术对叉臂结构进行了优化设计，显著地增强了结构刚度。然而，结构优化技术在天线座结构创新设计中的应用远未成熟[8]，需要广大工程技术人员深入研究-1-Altair2013技术大会论文集和应用。本文介绍了结构优化方法及理论，提出了基于优化驱动的天线座结构创新设计流程，并以方位基座结构优化设计为例，基于结构优化软件AltairOptiStruct，介绍了如何利用拓扑优化技术实现天线座的概念设计，利用尺寸优化技术实现天线座的方案设计。2结构优化方法及理论2.1结构优化方法结构优化方法大致可分为四种类型，即拓扑优化(TopologyOptimization)、形貌优化(T

7、opographyOptimization)、尺寸优化(SizeOptimization)和形状优化(ShapeOptimization)。拓扑优化和形貌优化用于概念设计阶段，以得到结构的基本形状；尺寸优化和形状优化用于详细设计阶段，以改进结构的细节设计。表1列出了四种优化方法的特点和应用。表1优化方法的特点和应用优化类型特点应用在给定的设计空间找到拓扑优化最优的材料分布在钣金件找出加强肋最形貌优化佳的位置和形状属于参数