基于遗传算法的复合材料天线罩优化设计.pdf

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1、基于遗传算法的复合材料天线罩优化设计何林涛(中国电子科技集团公司第十研究所，四川成都610036)CompositeRadomeStructureOptimizationBasedonGeneticAlgorithmHELin—tao(SouthwestChinaInstituteofElectronicTechnology，ChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation，Chengdu610036，China)摘要：研究复合材料天线罩结构优化，提出一种模量大，抗疲劳性能好，同时具有优越的耐腐蚀性，遗传算法与高精度通用

2、有限元分析软件相结合优化大量应用于天线罩设计制造。而且通过对复合材料方法。为了加快收敛进程，对遗传算法本身做出一铺层的优化设计，可以使产品具有更广泛的适用性，定改进。通过对某型天线罩结构的优化计算，表明匹配更多不同的需求。然而现在许多天线罩在使用文中所提优化方法是可行有效的。复合材料的过程中，应用非常简单，直接采用了各向关键词：天线罩；复合材料结构；遗传算法；铺层均匀板，忽略了铺层设计，并没有充分发挥复合材料优化的优异性能。在航空电子设备不断寻求小型化、轻中图分类号：V257量化、高性能、低成本的今天，复合材料优化技术具文献标识码：A有相当的研究价值。文章

3、编号：1001—2257(2O1O)O3—0068一O3遗传算法(GA)作为一种新型的优化方法，是处Abstract：ThehighaccuracycommercialFEA理优化问题的理想算法，既适合于连续变量问题，又(finiteelementanalysis)softwarewasintegrated适合于离散变量问题。近年来，随着GA的不断发withGA(geneticalgorithm)tosolvethecomposite展完善，用GA来求解复合材料优化问题已经成为structureoptimizationforradome．Inorderto

4、ex—一个重要的趋势L1]。peditesearchprocess，someimprovementsofGA1复合材料天线罩优化数学模型weremade．Thenumericalresultswereindicatedthatthemethodhasbothsuperiorefficiencyand某型天线的剖面如图1所示。a为器件高度，sreliability．为安全间隙，r为天线罩受载后变形挠度，t为板厚，Keywords：radome；compositelaminatedstruc—h为天线高度。ture；geneticalgorithm；stack

5、ingsequenceoptimiza—tionXX0t、．、～＼～～～⋯一一一一一，，，～＼～一，一一一＼1千^0引言复合材料是2O世纪60年代崛起的一种新材蓬▲41L，1料，一经问世就以其优异的性能而倍受人们青睐。图1天线剖面目前复合材料在各行业中已经获得了广泛的应用，为实现天线的小型化设计，当目标是减少高度先进复合材料在产品上应用的部位和用量的多少已尺寸h时，由于以和5为常量，则需要通过优化减少成为衡量产品结构先进性的重要指标之一。其中玻，．。减少r，即增加顶面的弯曲刚度，主要的措施有：璃纤维复合材料具有良好的介电性能，比强度高，比加筋、增加t。由于

6、天线的顶面为透波面，t值和筋收稿日期：2009—11—18条将直接影响天线的电性能指标。所以t为由电性·68·《机械与电子》2O10(3)能决定的常量，且顶面也不能采用加筋的结构形式。个染色体中不允许有重复的基因码，铺层的编码对M．，尥臣，应的角度则是固定的，优化后的铺层经译码后就可==以得到相应的角度。例如：AB一一ooo础0zoyD编码82743651译码[-45／0／-45／45／45／90／90／0]++BD(1)2．2适应度一对对种群中每个染色体的适应度分析，采用直接由复合材料层合板力学公式(1)可知，铺层变量以目标值作为染色体适应度的评价方法，

7、即针对每将会影响板的弯曲刚度[4]。复合材料天线罩优化问一个染色体，经过解码后得到对应的铺层变量，利用题可以转化为优化铺层求解r最小值的问题，优化编写的程序将其代人到有限元软件的计算模型中进的数学模型为：行仿真计算，求得位移挠度，并作为染色体的适应度Minr=g(，口)(2)指标。丁"a为层合板铺层变量。由于优化目标求解的是极小值，可将适应度函数定义为：2改进遗传算法F=C一(3)GA的计算原理是将实际优化问题的经过编码C为较大的整数，保证适应度始终为正数。成符号串(染色体)，则目标函数用染色体的适应度GA群体在进行遗传操作后，可能产生曾经出函数表示。在最

8、初随机产生的一群染色体上，经过现过的染色体，重复对该染色体进行有限