20、车载雷达结构模拟优化与可展开索网反射器天线赋形波束设计

车载雷达结构模拟优化与可展开索网反射器天线赋形波束设计

车载雷达承重钩优化

在车载雷达的设计中，对平行四边形连杆蛙腿的承载能力分析至关重要。传统方法采用刚性平台分析，同时也运用考虑系统柔性的有限元方法。但这些方法存在虚假边界条件问题，如不合理的载荷大小和方向组合。

为了解决这些问题，进行了拓扑优化和局部形状优化。以结构刚度约束和体积最小化为优化目标，建立了结构拓扑优化模型：
- 目标函数 ：
- (min: v(X) = \sum_{i = 1}^{n} x_{i}v_{i})
- 约束条件 ：
- (KU = F)
- (c = f \cdot c_{0})
- (0 < x_{i}^{min})

对于蛙腿结构的承重钩优化，以原始负载钩的最大轮廓作为最优边界条件。经过拓扑优化和工程设计后，承重钩重量基本不变，但在相同最大负载下，优化后的承重钩应力从优化前的 810 MPa 降至 490 MPa，承载能力提高了 60%，且远小于材料的屈服极限 1100 MPa，满足了蛙腿的最大承载要求。

局部形状优化和工程设计后，局部最大应力从 403 MPa 降至 280 MPa，减轻了凸耳连接位置的最大应力值，最大应力位置从原始焊接区域转移到高强度钢凸耳本体，有效消除了薄弱焊接区域可能出现裂纹的隐患，提高了系统的安全性。

以下是优化前后的效果对比表格：
|优化情况|应力（MPa）|承载能力提升|最大应力位置|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|优化前|81