【摘要】：結(jié)構(gòu)有限元分析是目前預(yù)測天線變形規(guī)律普遍采用的方法。然而天線有限元模型與實際天線往往存在結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差和材料參數(shù)誤差等,使有限元模型不能真實反映實際天線結(jié)構(gòu)在各種載荷下的變形特性。因此,初期建立的天線有限元模型必須通過優(yōu)化修正,使之與實際天線高度相符,才能有效用于天線變形的高精度預(yù)測。本文采用有限元模型參數(shù)修正復(fù)合優(yōu)化方法,針對有限元模型與實際天線不相符的問題進行研究。該方法包括三步,第一步,建立太赫茲天線參數(shù)化有限元模型,并通過結(jié)構(gòu)分析來確定模型的合理性;第二步,對有限元模型進行參數(shù)靈敏度分析,為優(yōu)化設(shè)計的設(shè)計變量提供參考,將高靈敏度的參數(shù)作為優(yōu)化變量;第三步,建立優(yōu)化函數(shù),基于零階優(yōu)化法和一階優(yōu)化法對太赫茲天線有限元模型進行復(fù)合優(yōu)化,使天線有限元模型逐漸逼近實際天線。本文針對一臺1.2米太赫茲天線(DATE5的縮比模型)來驗證所采用優(yōu)化方法的可行性。首先根據(jù)實際天線結(jié)構(gòu)建立了天線參數(shù)化有限元模型,并對其進行了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析和動力學(xué)分析,分析結(jié)果證明了初步建立的有限元模型的合理性。其次通過參數(shù)靈敏度分析得到不同載荷下材料屬性參數(shù)對天線變形特性的影響程度,將高靈敏度參數(shù)作為設(shè)計變量,將對假想實際天線結(jié)構(gòu)的變形特性作為優(yōu)化目標(biāo),在不同載荷下對初始有限元模型的進行優(yōu)化,結(jié)果表明天線有限元模型經(jīng)過優(yōu)化后與假想實際天線一致,從而證明了本文采用的太赫茲天線有限元模型參數(shù)修正優(yōu)化優(yōu)化方法可行。這種優(yōu)化方法可以推廣應(yīng)用到大口徑太赫茲天線有限元模型修正。
【圖文】：

提供了極為良好的觀測環(huán)境。我國擬在昆侖站建設(shè)中國南極天文臺，南極５米太逡逑赫茲望遠(yuǎn)鏡（Ｔｈｅ邋５ｍｅｔｅｒＤｏｍｅＡＴｅｒａｈｅｒｔｚＥｘｐｌｏｒｅｒ，邋ＤＡＴＥ５），是南極天文臺第一逡逑階段建設(shè)的兩個主干天文觀測設(shè)備之一。如圖１．１是ＤＡＴＥ５的三維有限元模型，逡逑它采用卡塞格林式天線，也是斜軸式天線，將工作在２００微米到３５０微米波段之逡逑間＿0逡逑１逡逑Ｉ逡逑▲邋▲逡逑圖１．１邋ＤＡＴＥ５三維有限元模型逡逑主反射面精度是望遠(yuǎn)鏡天線的一項重要技術(shù)指標(biāo)，它決定著天線的口徑效率逡逑和波束效率，也在一定程度上決定著一個射電源被望遠(yuǎn)鏡所實際接收到的信號強逡逑１逡逑

樣本點的選取是通過中心合成設(shè)計法進行抽樣，即選取一個ｎ維超立方體的逡逑１個中心點、２？個軸線點和２”—°個頂點這三種點作為樣本值點，這里《為隨機輸逡逑入變量的個數(shù)，ａ邋（２０）是一參數(shù)。如圖２．１所示是一個有著三個隨機輸入變量的逡逑樣本點位置示意圖。逡逑個逡逑？逡逑ｙ？—！邐ｒ５＞？逡逑／邋／邋／逡逑？邐導(dǎo)邐？邋？令＂２逡逑Ｌｋ逡逑；逡逑圖２．１三個隨機輸入變量的中心合成設(shè)計法樣本點位置示意圖逡逑對于這三種樣本值點，其中位于立方體８個頂點位置的點即圖２．１中的空心逡逑圓點屬于因子點，主要用于估計擬合函數(shù)（２．６）中的線性項ｃ；，以及交叉項Ｃ｛／；位于逡逑立方體中心的點即圖中的黑色實心星點是中心點，它提供模型中是否存在曲性以逡逑及純誤差項的相關(guān)信息；軸向點即圖中的黑色實心點可用于在有曲性的條件下對逡逑二階響應(yīng)曲面模型的純二次項Ｌ進行估計Ｍｌ。對于有３個隨機輸入變量的樣本，逡逑其參數(shù)ａ為0，，有８個頂點，１個中心點，６個軸向點，樣本點數(shù)目即仿真循環(huán)逡逑的次數(shù)為１５，二次函數(shù)系數(shù)有１０個。逡逑７逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P111.44

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本文編號：2639734