一種大型反射面天線的有限元建模與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著天文觀測和空間探索活動的日趨活躍,反射面天線正朝著大口徑、高頻段的方向發(fā)展。然而,由天線口徑的增加引起的表面變形勢必對天線性能產(chǎn)生一定的影響。因此,對大型天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化以及變形補(bǔ)償?shù)难芯烤哂袑?shí)際而重要的意義。本文旨在利用有限元建模軟件完成對天線結(jié)構(gòu)各部分的參數(shù)化建模,并通過與優(yōu)化軟件 Isight之間的交互來實(shí)現(xiàn)對天線結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),進(jìn)一步研究通過分段最佳吻合拋物面的方法來實(shí)現(xiàn)對天線變形主面的保型設(shè)計(jì),為保證天線結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)

2、和工作指標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。
　　首先,本文對天線結(jié)構(gòu)優(yōu)化的相關(guān)理論和方法做了深入地研究,結(jié)合某天線副反射面支撐的案例分析,驗(yàn)證了利用有限元軟件 ANSYS和優(yōu)化軟件 Isight進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的可靠性和有效性。
　　其次,根據(jù)天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求和有限元建模的基本原則,分別建立了110m反射面天線底座和反射體的參數(shù)化有限元模型。完成了三種不同結(jié)構(gòu)型式的天線底座在等效作用力下的有限元分析,確定了 A型框架結(jié)構(gòu)的天線座設(shè)計(jì)方案。同時(shí),

3、完成了對反射體初始模型的重力分析,為后續(xù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。
　　之后,建立了110m反射面天線多工況、多尺度下的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型,并完成了對設(shè)計(jì)變量的歸并與歸一化處理,利用 ANSYS和 Isight之間的交互設(shè)計(jì)完成了對模型的優(yōu)化工作。同時(shí),對優(yōu)化后的模型進(jìn)行了風(fēng)載與模態(tài)的校核分析,確保天線可以安全有效地工作。
　　最后,基于110m反射面天線的有限元分析結(jié)果,利用分段最佳吻合拋物面的方法實(shí)現(xiàn)了對變形主面的保型設(shè)計(jì)。計(jì)