CN113849945B 一种亚毫米波天线背架及过渡结构优化方法 （中国科学院紫金山天文台）

一种亚毫米波天线背架及过渡结构优化方法本发明公开了一种亚毫米波天线背架及过workbench优化模块进行分布优化，输出优化结2S2，采用超单元法将天线的背架及其主面板质j)和j(r)分别为第k次迭代的输出响应和响应预测，jus(r)为整体结构的响应预测，为没有第j个设计点的整体结构响应预测；通过使设计实验点的均方根误差RMSE(j)以及基于交叉验证均方根误差PREssuse(jin)最小化，来获得最佳权重值，即各3效误差rmse作为目标函数，根据背架杆件的空间位置确定设计变量取值范围；采用l变形有效误差rmse以及重心位置作为目标函数；采用Workbench优化模块的多目标遗传算效误差rmse以及重心位置zcen作为目标函数；采用Workbench优化模块的多目标遗传算法其中z41和z43为背架底层参考点对应坐标值，为z41和z43对应的下限43.根据权利要求1所述的亚毫米波天线背架及过渡结构优化方法，其特征在于，所述4.根据权利要求1所述的亚毫米波天线背架及过渡结构优化方法，其特征在于，所述5[0003]60m亚毫米波天线是一台先进的大口径、大视场亚毫米波望远镜，主反射面口径[0004]高精度的大口径亚毫米波望远镜在结构设计完成后多采用主动面技术校正重力美国计划建设的25mCCAT亚毫米波望远镜准备采用CFRP背架结构，并基于热保型理论提出[0005]本发明针对现有技术中的不足，提供一种亚毫米波天线背架及过渡结构优化方6[0018]S31，选取背架的参考点坐标作为优化变量，天顶指向的天线主面变形几何误差j)和j(r)分别为第k次迭代的输出响应和响应预测，jus(r)为整体结构的响各个设计变量的灵敏度结果；形有效误差rmse作为目标函数，根据背架杆件的空间位置确定设计变量取值范围；采用7l主面变形有效误差rmse以及重心位置作为目标函数；采用Workbench优化模块的多目标遗形有效误差rmse以及重心位置zcen作为目标函数；采用Workbench优化模块的多目标遗传8[0047]本发明设计的背架及过渡结构利用了超单元法将背架压缩为一个接口节点位置APDL对天线结构进行参数化建模分析，通过调用ANSYSWorkbench优化模块利用多目标遗[0050](2)采用了拓扑优化方法确保了天线过渡结构的刚度，有效减小了结构重力变形[0051](3)可以利用ANSYS的试验分析结果对参数的灵敏度进行分析进行优化，再调用[0052](4)优化过程中的每一次迭代变量和结果都可以查看，最终的输出数据包含最优[0053](5)该方法适用于大型亚毫米波天线背架及过渡结构的设计和优化，可以根据具[0061]图1是本发明实施例的亚毫米波天线背架及过渡结构优化9[0071]本发明的目的是在重力作用下尽可能提高结构刚度以减小重力作用对天线面形精度的影响，因此提出一种基于拓扑优化和遗传算法的天线背架及过渡结构优化设计方[0073](2)考虑到有限元模型存在大量非优化域单元，首先采用超单元法将天线的背架[0080](3)选取背架的参考点坐标作为优化变量，天顶指向的天线主面变形几何误差rmse作为目标函数，首先对目标函数进行试验分析，分析方法为Workbench优化模块中的j)和j,(r)分别为第k次迭代的输出响应和响应预测，ju(r)为整体结构的响差RMSE(j)以及基于交叉验证均方根误差PREssause(jn)最小化，来获得最佳权重值，即各个设计变量的灵敏度结果。效误差rmse作为目标函数，根据背架杆件的空间位置确定设计变量取值范围。采用l[0092](4)选择背架和过度结构的杆件截面参数(包括杆件外径和杆件厚度)作为优化自变量，将天顶指向下的天线主面变形有效误差rmse以及重心位置作为目标函数。采用[0099](5)选择不同部件界面的空间位置作为优化自变量，将天顶指向下的天线主面变形有效误差rmse以及重心位置zcen作为目标函数。采用Workbench优化模块的多目标遗传[0103]Hshs优化，输出每一步最优结果对应的目标函数及设计变量值以建立下一步的优化参数模型，提取输出文件中的数据得到可得到目标函数rmse和结构重心位置zcen的迭代过程，如图5[0110]