1 概 述
　　雷達(dá)天線罩簡稱天線罩或雷達(dá)罩。它的作用是在雷達(dá)天線的周圍形成一個(gè)封閉的空間，將轉(zhuǎn)動(dòng)工作的雷達(dá)天線罩于其中，以保護(hù)雷達(dá)天線系統(tǒng)免受大氣環(huán)境的直接作 用。由于天線罩的遮擋，天線系統(tǒng)可不受風(fēng)、沙、雨、雪、冰雹的侵襲，這將降低天線驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)功率和減少天線轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)際消耗的能源，并且避免了因氣候等對 天線系統(tǒng)的影響，因此也大大簡化和減輕了天線系統(tǒng)的日常維護(hù)修理工作，延長了雷達(dá)的使用壽命。但是架設(shè)天線罩會(huì)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(dá)的精度并降低了雷達(dá)的有效作用距離。
　　一般來說，天線罩罩壁越厚，結(jié)構(gòu)性能會(huì)越好，但電性能會(huì)越差。在設(shè)計(jì)雷達(dá)罩罩壁厚度時(shí)要充分考慮結(jié)構(gòu)和電性這一對矛盾，根據(jù)天線及天線罩使用環(huán)境確定合適的壁厚，爭取設(shè)計(jì)出在結(jié)構(gòu)、電性能上表現(xiàn)優(yōu)異，同時(shí)輕巧美觀、經(jīng)濟(jì)實(shí)用又方便安裝的雷達(dá)罩。
　　ANSYS是集前后置處理、求解器為一體的具有強(qiáng)大解算功能的有限元軟件，它集成了很多先進(jìn)技術(shù)來優(yōu)化計(jì)算過程，并將其模塊化，比如接觸關(guān)系的模擬、子模型、優(yōu)化設(shè)計(jì)等。
　　本文將結(jié)合某型號天線罩（見圖1），采用ANSYS的優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，求解同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)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(yōu)化設(shè)計(jì)
　　2.1 生成優(yōu)化分析文件
　　分析文件是ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵部分，ANSYS程序運(yùn)用分析文件構(gòu)造循環(huán)文件，進(jìn)行循環(huán)分析。分析文件中，模型必須是參數(shù)化建立的，結(jié)果也必須用參數(shù)來提取。完成后，保存為“radome.inp”。
　　2.1.1 參數(shù)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(jìn)入前處理器（prep7），對天線罩進(jìn)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(yōu)化變量
　　所謂的優(yōu)化變量，指的是設(shè)計(jì)變量（dv）、狀態(tài)變量（sv）和目標(biāo)函數(shù)（obj）。顯然，在雷達(dá)天線罩的設(shè)計(jì)中，壁厚t是設(shè)計(jì)變量，它由電性能設(shè)計(jì)提供。 狀態(tài)變量是設(shè)計(jì)變量的函數(shù)，可以根據(jù)需要自己定義，本例中我們將最大變形u和mises應(yīng)力seqv作為狀態(tài)變量，重量w作為目標(biāo)函數(shù)。
　　求解后進(jìn)入后處理器（post1），用*get命令分別提取最大變形u、mises應(yīng)力seqv和重量w。
　　2.2 生成優(yōu)化控制文件
　　在控制文件里，我們需要對優(yōu)化變量、優(yōu)化方法和收斂準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)置。完成后保存為“optradome.inp”。
　　2.2.1 聲明優(yōu)化變量
　　在雷達(dá)天線罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，壁厚t的范圍由電性能設(shè)計(jì)決定，這里我們假定t∈（0.005，0.015）。剛度設(shè)計(jì)要求最大變形u＜t，為了便于計(jì)算，這里做一個(gè)簡單的等式變換，令f=u-t＜0。強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求應(yīng)力有3倍的安全系數(shù)。
　　用/input命令讀入前面保存的分析文件，用opvar命令聲明優(yōu)化變量：
　　opvar，t，dv，0.005，0.015，0.0000001
　　opvar，f，sv，，0
　　opvar，seqv，sv，，s/3，1e4
　　opvar，w，obj，，，0.01
　　2.2.2 優(yōu)化方法
　　ANSYS提供了兩種優(yōu)化方法：零階方法和一階方法。本例中我們用一階方法，用optype命令設(shè)置：
　　optype，firs