3 优化结果分析

对有限元模型进行重新划分，将上部天线安装面作为优化区域，该优化区域主要使用四边形网格划分，同时为考虑优化分析，将网格进一步细化，网格划分结果如图4所示，约为12000个单元，8500个节点。设置topography形貌优化的参数，将起筋高度设置为16mm，起筋斜度设置为89°接近于垂直。该形貌优化参数的确定是考虑到优化后该天线安装面仍需为平面结构，因此只能在圆盘背部焊接加强筋的形式，又由于焊接结构的需要，加强筋高度至少为15mm，考虑到天线支架的厚度，因此将起筋高度设置为16mm。在形貌优化加入双面对称设置，为确保优化结果提高第一阶上下振动模型，打开模态跟踪选项，设置第一阶振动频率为优化目标，进行优化分析。

共经过17个优化步骤得到最终的优化结果，优化结果见图5所示，结果显示了天线安装面中起筋的高度和起筋范围。优化后的上下振动的振型的固有频率为95Hz，大幅提高了该振型模态的固有频率。优化后的一阶振型为上部左右整体振动，固有频率为47Hz；横向扭转振型对应的频率为72Hz，仍为第二阶振动振型；上下振动的振型已为第三阶振型。由于需继续保持天线安装面的平面的形状，因此仅能在起筋的突起部位焊接加强筋板，加强筋板高度为15mm，保持和天线支架的同样厚度，改进后的天线支架三维模型见图6

4 优化后模型的重新校核

在HyperMesh中重新建立新设计的Radio天线支架安装的有限元模型，使用HyperWorks自带的RADIOSS求解器重新进行模态分析。改进后的模型第一阶固有频率为35Hz，表现为横向中心扭转振动；第二阶固有频率为54Hz，表现为天线安装面上下振动；第三阶固有频率为57Hz，表现为安装面上部的整体左右振动。改进后的天线支架其固有频率均有所提高，且远离IEC61373标准中规定的试验振动的正常振动频率范围，因此可以认为满足使用要求。

5 结论

本文以某型地铁的Radio天线支架的优化分析为例，根据其设计需要建立了topography形貌优化分析模型，根据优化结构重新设计了天线安装支架的三维模型，并对三维模型进行了校核分析，结果表明根据优化结构重新设计的三维模型满足标准要求的振动频率范围，增加了Radio天线的可靠性。本优化案例联合应用了HyperWorks下的OptiStruct优化软件与RADIOSS分析软件等软件缩短了设计周期，获得了较为满意的优化结果，因此在轨道车辆行业的结构设计中，必能获得广泛的应用。

6参考文献
[1] 王苏号,贾方,王兴松. 基于OptiStruct的伺服压力机机身拓扑优化,锻压装备与制造技术.2007, (6):34-36.
[2] 代智军，刘海波，周新. OptiStruct在汽车消声器外壳优化设计中的应用，结构及多学科优化工程应用与理论研讨会. 2009（CSMO-2009）论文集
[3] OptiStruct User’s Manual, Altair Company