针对大型反射面天线设计机电分离的现状,基于电磁场与结构位移场的场耦合理论模型,建立以天线电性能为目标,结构拓扑形式为设计变量,同时满足自重、强度等约束条件的优化设计模型.详细讨论场耦合分析模型的分析方法,并指出将拓扑变量引入机电综合优化模型时带来的基结构规模过于庞大的问题.利用虚实单元的当前受力状态和潜在受力状态来判断杆件是否应加入到基结构中去,并以此降低了优化模型的求解规模,使得所提方法更加适宜在工程中应用.考虑到天线副面调整的对电性能的补偿效果,在优化模型中加入副面调整设计变量.提出求解策略和方法,进行大量的数值计算.进而应用于深空探测65 m口径反射面天线的工程设计中,取得了满意的结果.
场耦合 天线方向图 拓扑优化 潜在应变能