雷達(dá)天線罩被強(qiáng)臺(tái)風(fēng)吹壞，經(jīng)分析是由于結(jié)構(gòu)原缺陷或損傷區(qū)擴(kuò)大（包括結(jié)構(gòu)材料和接頭），接頭進(jìn)一步松動(dòng)改變了單元件的邊界條件，使單元件的應(yīng)力狀態(tài)惡化，反過(guò)來(lái)使接頭處受力增加，接頭更松動(dòng)或損傷，進(jìn)一步促進(jìn)單元件應(yīng)力狀態(tài)更嚴(yán)重，甚至從一種應(yīng)力狀態(tài)突變到另一種應(yīng)力狀態(tài)，也即為局部失穩(wěn)，或某單元件局部失穩(wěn)，進(jìn)一步使周?chē)宇^應(yīng)力增大，逐步擴(kuò)大失穩(wěn)區(qū)，直到整個(gè)球殼破壞。有一個(gè)從缺陷→接頭→局部失穩(wěn)直到整體破壞的過(guò)程。這些缺陷有原始的，也有經(jīng)老化疲勞和蠕變新增加或者是原始缺陷擴(kuò)大的。另一方面，接頭還有一個(gè)因工藝因素和安裝因素產(chǎn)生的缺陷和不均勻，經(jīng)過(guò)老化疲勞和蠕變后進(jìn)一步擴(kuò)大和惡化，從而改變雷達(dá)罩單元件或某局部區(qū)域的邊界條件，促使和加快局部失穩(wěn)過(guò)程。一個(gè)單元件的局部破壞，在連續(xù)的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的條件，必將引起罩子的整體破壞。
1  穩(wěn)定概念
       一根壓桿從單純受壓的應(yīng)力狀態(tài)變成彎曲應(yīng)力狀態(tài)，即稱為失穩(wěn)，這是著名的歐拉失穩(wěn)。對(duì)于一塊
板，同樣由受面內(nèi)壓縮應(yīng)力狀態(tài)受彎曲時(shí)，也稱為失穩(wěn)，只是板是四邊支撐的，板的失穩(wěn)臨界載荷要比壓桿大許多，況且，隨著邊界從簡(jiǎn)支心為固支，其臨界載荷成倍或幾十倍地增加。夾層結(jié)構(gòu)因大大提高彎曲剛度，從幾十倍到幾百倍，因而采用夾層結(jié)構(gòu)大大提高板的臨界載荷。有曲率的殼體比平板不易失穩(wěn)，曲率半徑越小越不易換穩(wěn)，當(dāng)曲率半徑增大時(shí)，就易失穩(wěn)，直到曲率半徑為∞時(shí)也即成為平板時(shí)，相對(duì)殼而言，失穩(wěn)臨界載荷大大降低。
      壓桿失穩(wěn)后就不能繼續(xù)承載了，但板不同，失穩(wěn)后能繼續(xù)承載。傳統(tǒng)的均質(zhì)的金屬薄板，特別是對(duì)重量要求很?chē)?yán)格的飛機(jī)結(jié)構(gòu)，允許板失穩(wěn)，對(duì)于玻璃鋼復(fù)合材料，此觀點(diǎn)同樣適用。對(duì)于平板失穩(wěn)，玻璃鋼／復(fù)合材料不同于均質(zhì)金屬材料，有個(gè)最優(yōu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，對(duì)于加筋板更是允許板失穩(wěn)，不僅航空上允許，對(duì)于艦船也是允許的。
       對(duì)于殼體，特別是薄殼，尤其是對(duì)稱旋轉(zhuǎn)的薄殼，所謂失穩(wěn)，事實(shí)上往往因制造缺陷等各因素，是從局部地區(qū)先失穩(wěn)。對(duì)于這種薄殼，失穩(wěn)后就失去實(shí)際承載的能力，也因此稱為整體失穩(wěn)。對(duì)于對(duì)稱性薄殼，又在對(duì)稱邊界條件，往往以整體失穩(wěn)的臨界載荷作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。
      夾層結(jié)構(gòu)板或殼的失穩(wěn)又有一些新的內(nèi)容：①即使對(duì)于夾層結(jié)構(gòu)壓桿，除必須計(jì)及芯子剪切變形影響的修正歐拉壓桿臨界載荷外，還有剪切失穩(wěn)，面板局部失穩(wěn)；②對(duì)于夾層結(jié)構(gòu)板，除計(jì)及剪切變形的臨界載荷外，其中特別重要的有面板象支持彈性基礎(chǔ)上的局部皺曲失穩(wěn)，對(duì)于蜂窩芯子這類孔狀芯子，又有孔內(nèi)面板局部失穩(wěn)；③對(duì)于夾層結(jié)構(gòu)殼，在對(duì)稱載荷及旋轉(zhuǎn)殼的情況下，與夾層結(jié)構(gòu)板差不多，有面板局部失穩(wěn)臨界載荷。對(duì)于非對(duì)稱載荷旋轉(zhuǎn)殼、對(duì)稱載荷非旋轉(zhuǎn)殼、非對(duì)稱載荷非旋轉(zhuǎn)殼的這類殼體，還應(yīng)有一個(gè)它們特有的局部失穩(wěn)，在此方面極少見(jiàn)到成熟的理論和計(jì)算公式?？蓱?yīng)用微分幾何和差方原理進(jìn)行分析計(jì)算。由于復(fù)雜性，還沒(méi)有像上述那些板殼有計(jì)算公式。目前只能用特殊處理過(guò)的有限元數(shù)值計(jì)算。
2  破壞現(xiàn)象
       從幾只雷達(dá)罩破壞現(xiàn)象可以看出，面板、芯子有發(fā)白、分層，接頭螺孔變形很大，孔邊發(fā)白、分層等，螺栓彎曲，單元件凹陷、折斷等。這是一個(gè)原材料質(zhì)量欠佳或不均勻→工藝缺陷及不均勻→接頭安裝不到位及不均勻→老化→疲勞→蠕變→局部損傷→接頭松動(dòng)損傷→局部失穩(wěn)。整體破壞的過(guò)程。對(duì)有關(guān)問(wèn)題在有關(guān)“工藝”“接頭”兩文敘述。
      從破壞現(xiàn)象可知，對(duì)于上述的幾種失穩(wěn)，還要增加：①缺陷、分層對(duì)失穩(wěn)臨界載荷的影響；②接頭松動(dòng)或局部損傷，即邊界缺陷對(duì)失穩(wěn)臨界載荷的影響；③當(dāng)①、②共同存在時(shí)，對(duì)失穩(wěn)臨界載荷的影響。
3  球殼穩(wěn)定性
      均勻球殼在均勻外壓下的穩(wěn)定性早在1915年已得出，對(duì)金屬材料，泊松比為0.25，穩(wěn)定k系數(shù)為1.193，是很大的，不少研究者對(duì)其進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)的研究，k逐步從0.5~0.6直到0.25~0.3。對(duì)于各向異性的玻璃鋼／復(fù)合材料，k取0.18~0.25，一般取0.2，這是從鋼結(jié)構(gòu)球殼的經(jīng)驗(yàn)k系數(shù)推導(dǎo)出來(lái)。對(duì)于夾層結(jié)構(gòu)球殼，其厚度和彈性模量是從夾層結(jié)構(gòu)球殼與單層均質(zhì)球殼的等拉伸剛度和等彎曲剛度的條件推導(dǎo)的折算厚度和彈性模量。
       當(dāng)單層球殼k系數(shù)取0. 2，肯定是偏于安全的。球殼經(jīng)風(fēng)洞試驗(yàn)，當(dāng)k取0.3時(shí)，球殼還未破壞，況且風(fēng)洞的風(fēng)速是向一個(gè)方向吹來(lái)，要比均勻外壓嚴(yán)重。但是對(duì)于夾層球殼，穩(wěn)定計(jì)算必須涉及芯子剪切變形的影響。也足以說(shuō)明芯子剪切變形對(duì)曲板臨界載荷的影響。對(duì)復(fù)合材料，特別是夾層結(jié)構(gòu)的殼體，復(fù)合材料分層，面板與芯子脫膠失穩(wěn)，均對(duì)臨界載荷有影響。
4  雷達(dá)天線罩穩(wěn)定性
      玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)雷達(dá)天線罩的穩(wěn)定性，除具有球殼穩(wěn)定性的共性外，還有其特性。這當(dāng)中，有二個(gè)特性必須強(qiáng)調(diào)：①由于罩子是許多分塊構(gòu)成，同時(shí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)本身強(qiáng)度很不均勻，同時(shí)又是從一個(gè)方向或幾個(gè)方向吹向罩子，一定存在一個(gè)以單元體為中心的局部穩(wěn)定性問(wèn)題。根據(jù)罩子半徑和厚度，以及接頭的布置及質(zhì)量，以及風(fēng)力強(qiáng)度和分布，有一個(gè)以一塊單元局部失穩(wěn)和一個(gè)以幾塊單元體的局部失穩(wěn)；②面板本身的局部失穩(wěn)。
4.1  罩子局部失穩(wěn)
      理論上精確計(jì)算罩子的局部穩(wěn)定性，是極其困難和復(fù)雜的。目前還沒(méi)有可供應(yīng)用的計(jì)算公式。我們可以根據(jù)罩子的實(shí)際受力情況，按文獻(xiàn)［14」中的根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析的指導(dǎo)思想，該文獻(xiàn)是針對(duì)變曲率殼體在均勻外壓下的穩(wěn)定性提出的采用一個(gè)加權(quán)曲率半徑的方法。
      對(duì)于我們均勻的球殼，在有分塊，且外載荷極不均勻的情況下，我們可以采用如下方法。先用通常載荷計(jì)算出罩子的無(wú)矩理論的面內(nèi)應(yīng)力，這應(yīng)力是不均勻的，然后取一塊面應(yīng)力最大的單元件，用加權(quán)的方法計(jì)算出這塊單元件當(dāng)作承受均勻面應(yīng)力的應(yīng)力值。這塊單元件通過(guò)接頭彈性支撐在罩子的其它單元件上。為了說(shuō)明此塊單元件的局部穩(wěn)定性間題，可以暫時(shí)假設(shè)單元件邊界是簡(jiǎn)支。這塊單元件是在最強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)速的壓力作用下，因此這塊單元件則成為在壓彎受力的單元體。
       如按無(wú)矩理論計(jì)算出單元體面內(nèi)正應(yīng)加σx、αy、τxy對(duì)于矩形單元體，可以以球體的經(jīng)緯線方向定為x,y方向）。然后計(jì)算出臨界應(yīng)力σxcr、σycr、τcr、σxcr、σycr。用文獻(xiàn)［6］中的式（2.5〕表6.1~6.10,τcr用表6.11~6.21，再計(jì)算出單元體單承受橫向分布載荷下的破壞載荷qB。
       則可以按下式核算罩子單元件的強(qiáng)度：
       
    
       這實(shí)際上是這單元件在局部最強(qiáng)的風(fēng)壓力9作用下，其曲率越來(lái)越小，直到曲率為零，即曲率半徑為∞，這時(shí)，在σx、σy、τxy作用下突然失穩(wěn)，直接影響周?chē)渌鼏卧l(fā)生最后破壞。
4.2  面板局部皺曲失穩(wěn)
        對(duì)于夾層結(jié)構(gòu)，具有特有面板類似于支持在芯子彈性基礎(chǔ)上的局部皺曲失穩(wěn)，其計(jì)算公式為：
        
    
        其中，k’為穩(wěn)定系數(shù)，是與成型工藝、面板初曲率、面板與芯子膠接強(qiáng)度及幾何尺寸等有關(guān)的常數(shù)，k’的范圍為0.05~0.32。
        另外，還有芯子剪切失穩(wěn)，計(jì)算公式為：
         
       除非面板較薄，并且蜂格較大，才會(huì)出現(xiàn)蜂格由酒窩型（凹陷）局部失穩(wěn)，如文獻(xiàn)[7]中的式(3.2)。
5  實(shí)際使用中的穩(wěn)定性
       雷達(dá)天線罩經(jīng)幾年使用后，經(jīng)過(guò)大氣自然老化，反復(fù)受強(qiáng)風(fēng)的疲勞，及長(zhǎng)期自重及風(fēng)載作用的蠕變，使夾層結(jié)構(gòu)材料在剛度和強(qiáng)度方面均退化，具體來(lái)講，面板拉壓、剪切強(qiáng)度下降，面板Ef及芯子的Gc、Ec下降，使式（1）中的qB，σxcr、σycr、τcr減小，這樣就容易在特別大的臺(tái)風(fēng)作用下，在受力最大的單元體首先局部失穩(wěn)破壞。
       另外，Ef、Ec、Gc下降，特別式（2）中k’系數(shù)也下降，這樣也會(huì)使面板發(fā)生局部皺曲失穩(wěn)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，會(huì)出現(xiàn)面板局部皺曲或剪切失穩(wěn)。面板局部失穩(wěn)又會(huì)影響單元件的受力狀態(tài)，使單元件的受力更嚴(yán)重，促使單元件失穩(wěn)。
       另外，接頭經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，會(huì)松動(dòng)，甚至于出傷，這樣也可使式（1）的qB，σxcr、σycr、τcr減小，從而加劇單元體失穩(wěn)。
6  結(jié)束語(yǔ)
       雷達(dá)天線罩是一個(gè)完整的產(chǎn)品，目前設(shè)計(jì)水平還未達(dá)到安全系數(shù)設(shè)計(jì)一致，在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須有存在安全系數(shù)較小的部位。一個(gè)產(chǎn)品正象一只木桶，木桶的各塊木條是一樣的長(zhǎng)短，當(dāng)某木條短后，這木桶的水就要流出，只能達(dá)到短木條的水平，因此必須對(duì)產(chǎn)品的各個(gè)部件、部位，各種應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)行精細(xì)準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)，使各部位、各種受力狀態(tài)達(dá)到同樣安全可靠程度。
       另外，產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須涉及老化、疲勞、蠕變等因素，不能只靠提高安全系數(shù)來(lái)解決，應(yīng)從實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)出發(fā)。目前還沒(méi)有數(shù)據(jù)，可參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料。研究所及設(shè)計(jì)部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)這方面的基礎(chǔ)研究工作，以便提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平，確保產(chǎn)品長(zhǎng)期使用質(zhì)量。
      對(duì)上述提出一些罩子特有的局部穩(wěn)定性，要深入研究。
      對(duì)于材料缺陷及接頭松動(dòng)，退化等對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定卻影響，也要加強(qiáng)研究。
      必須盡快到破壞罩子現(xiàn)場(chǎng)取樣，全面進(jìn)行試驗(yàn)，取得第一手最寶貴資料。
      經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，分析，理論計(jì)算，將會(huì)變壞事成好事。
      通過(guò)這一次分析研究，必須加強(qiáng)產(chǎn)品的原材料、生產(chǎn)工藝過(guò)程、出廠、安裝的檢驗(yàn)，并制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并規(guī)定各崗位的責(zé)任制。