陈 弼，叶 堃，杨春鹏，李高杰

（中国船舶集团有限公司第八研究院，南京211153）

0 引 言

在雷达总体结构尺寸确定的前提下控制结构的总质量，对其进行轻量化设计可大幅提升装备的综合性能。目前，轻量化设计主要体现为结构优化、材质轻量化及力学性能最优化。相对而言，结构优化更为容易实现。通过有限元分析软件拓扑优化求解是取得结构优化的重要手段。

天线舱框架是旋转型相控阵雷达的重要组成部分，其静态与动态特性直接关系到整套设备的稳定性和安全性，在进行结构设计时希望能在满足基座刚强度的前提下尽可能减轻其质量。本文结合天线舱框架的实际受力情况，使用三维设计软件NX与有限元分析软件对结构进行拓扑优化设计，并对改进前后的基座静态和动态特性进行对比分析论证。

1 拓扑优化理论

拓扑优化的目标是在最大应力和最大位移保持不变的前提下尽可能减小结构的质量，即充分利用材料实现结构轻量化。结合有限元法的拓扑优化本质上是一个设计空间单元有无的问题，通过迭代计算，保留对结构传力性能有利的单元，删除对结构传力作用不大的单元，最后得到满足要求的较优结构。

ANSYS也是将拓扑优化问题转化为一种特殊形式的形状优化问题。优化的目标是在一定约束的情况下寻求结构的材料最有效性，对目标（体积、全局刚度及自然频率）取最大或者最小值。在拓扑优化中，结构的材料分配功能为优化参数。……