中国电子科技集团公司第三十八所研制的某新型雷达天线系列采用了数字阵列模块(DAU)拼装平面阵列天线的设计方案。这种天线本身的应用特点,要求在天线阵列模块装配完成后保证阵列天线平面度。对此,必须分析影响最终结果的各种因素及其耦合关系,根据成本最小选用合理的阵列模块公差值。 为克服常规方法下几何误差分析模型不能合理构建而基于工况权因子的多工况可靠性设计又难以在实际工程中使用的窘境,考虑到实际工程问题的不同结构参数、不同拼装系列、不同工况等导致的大量冗繁操作与计算,本文基于广义CAD的概念,充分发挥计算机仿真模拟的强大功能,根据产品基本模型和结构参数、公差信息,构造虚拟模型,进行虚拟装配,结合有限元应力与变形分析,得到虚拟样机(VP),最后通过蒙特卡罗法呈献给设计人员一些直观的可靠性分析结果,从而使设计者能够快速确定该方案是否合理。同时,根据最终设计要求,应用最优化理论及方法,利用以上分析结论,给出合理的成本最小化的结构设计参数。 本文利用Visual C++语言,应用ADO及MS-chart技术,结合基于数学定义和自由度变动的公差数学模型建模,开发了针对于雷达阵列天线误差分析与设计的自主专用程序模块,结论得到直观的图形显示。 将计算机辅助公差设计技术(CAT)在模块化阵列阵面天线实际应用,为多箱体装配结构的误差分析开辟了新思路。使使用单位采用类比和经验图表法进行人工或半人工设计的状况有了大的改观,应用软件可轻松快速完成公差设计工作。在提高工作效率的同时,也提高了设计的可靠性,同时降低了产品的制造成本,避免了不必要的过紧公差值。