关于蜂窝夹层结构雷达罩稳定性问题研究

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1、壅堕塑!量全丛茎燮型!墨±圭鱼堕堡塑!墨全盟璺芏查堡金堡墨堡!!塑!±关于蜂窝夹层结构雷达罩稳定性问题研究周祝林1，昊妙生1，易洪雷2(1．上海文理新材料有限公司，上海200081；2．嘉兴学院服装与艺术设计学院，嘉兴314001)摘要：本文主要讨论球壳雷达罩的稳定性，特别指出强台风下的球壳局部稳定性的重要性。文中提出了蜂窝央层鲒构一些特有的稳定性估算公式。可供产品设计时使用。关键词：蜂窝夹层结构；雷达罩；稳定性雷达天线罩被强台风吹坏，经分析是由于结构原缺陷或损伤区扩大(包括结构材料和接头)，接头进一步松动改变了单元件的边界条件，使单元件的应力状态恶化，反过来使接

2、头处受力增加，接头更松动或损伤，进一步促进单元件应力状态更严重，甚至从一种应力状态突变到另一种应力状态，也即为局部失稳，或某单元件局部失稳，进一步使周丽接头应力增大，逐步扩大失稳区，直到整个球壳破坏。有一个从缺陷一接头一局部失稳直到整体破坏的过程。这些缺陷有原始的，也有经老化疲劳和蠕变新增加或者是原始缺陷扩大的。另一方面，接头还有一个因工艺因素和安装因素产生的缺陷和不均匀，经过老化疲劳和蠕变后进一步扩大和恶化，从而改变雷达罩单元件或某局部区域的边界条件，促使和加快局部失稳过程。一个单元件的局部破坏，在连续的强台风的条件，必将引起罩子的整体破坏。1稳定概念一根压杆从

3、单纯受压的应力状态变成弯曲应力状态，即称为失稳，这是著名的欧拉失稳。对于一块板，同样由受面内压缩应力状态变成受弯曲时，也称为失稳，只是板是四边支撑的，板的失稳临界载荷要比压杆大许多，况且，随着边界从简支改为固支，其临界载荷成倍或几十倍地增加。夹层结构因大大提高弯曲刚度，从几十倍到几百倍，因而采用夹层结构大大提高板的临界载荷。有曲昔毫的壳体比平板不易失稳，曲率半径越小越不易失稳，当曲率半径增大时，就易失稳，直到曲率半径为∞时也即成为平板时，相对壳而言，失稳临界载荷大大降低。压杆失稳后就不能继续承载了．但板不同，失稳后能继续承载。传统的均质的金属薄板，特别是对重量要求

4、很严格的飞机结构，允许板失稳，对于玻璃钢复合材料，此观点同样适用，详见文献[1]。对于平板失稳，玻璃钢／复合材料不同于均质金属材料，有个最优设计的问题旧o，对于加筋板更是允许板失稳，不仅航空上允许，对于舰船也是允许的，详见文献[3]。对于壳体，特别是薄壳，尤其是对称旋转的薄壳，所谓失稳，事实上往往因制造缺陷等各因素，是从局部地区先失稳。对于这种薄壳，失稳后就失去实际承载的能力，也因此称为整体失稳。对于对称性薄壳，又在对称边界条件，往往以整体失稳的临界载荷作为设计指标HJ。夹层结构板或壳的失稳又有一些新的内容：①即使对于夹层结构压杆，除必须计及芯子剪切变形影响的修正

5、欧拉压杆临界载荷外，还有剪切失稳，面板局部失稳，详见文献[5]；②对于夹层结构板，除计及剪切变形的临界载荷∞1外，其中特别重要的有面板象支持弹性基础上的局部皱曲失稳，详见文献[7]，对于蜂窝芯子这类孔状芯子，又有孔内面板局部失稳oL引；③对于夹层结构壳，在对称载荷及旋转壳的情况下，与夹层结构板差不多，有面板局部失稳临界载荷。对于非对称载荷旋转壳、对称载荷非旋转壳、非对称载荷非旋转壳的这类壳体，还应有一个它们特有的局部失稳，在此方面极少见到成熟的理论和计算公式。可应用微分几何和差方原理进行分析计算。由于复杂性，还没有像上述那些板壳有计算公式。目前只能用特殊处理过的有

6、限元数值计算。2破坏现象从几只雷达罩破坏现象可以看出，面板、芯子有发白、分层，接头螺孔变形很大，孔边发白、分层等，螺栓弯曲，单元件凹陷、折断等。这是一个原材料质收稿F{期：2007-09·13作者简介：周祝林(1938-)．男，教授，主要从事玻璃／复台材料等新材科配方优化，性能研究，新产品设计计算、性能测试和结构试验等。2332008隹关于蚌窝夹层结构雷达罩稳定性问题研究量欠佳或不均匀一工艺缺陷及不均匀一接头安装不到位及不均匀一老化一疲劳一蠕变一局部损伤一接头松动损伤一局部失稳一整体破坏的过程。对有关问题在有关“工艺”“接头”两文叙述。从破坏现象可知，对于上述的几

7、种失稳，还要增加：①缺陷、分层对失稳临界载荷的影响；②接头松动或局部损伤，即边界缺陷对失稳临界载荷的影响；③当①、②共同存在时，对失稳临界载荷的影响。3球壳稳定性均匀球壳在均匀外压下的稳定性早在1915年已得出¨J，对金属材料，泊松比为0．25，稳定k系数为1．193，是很大的，不少研究者对其进行理论和实验的研究，k逐步从O．5—0．6直到0．25—0．3。对于各向异性的玻璃钢／复合材料，k取0．18—0．25，一般取0．2，这是从钢结构球壳的经验k系数推导出来。对于夹层结构球壳，其厚度和弹性模量是从夹层结构球壳与单层均质球壳的等拉伸刚度和等弯曲刚度的条件推导的折

8、算厚度和弹