玻璃钢天线罩结构设计及试验分析

１前言
　　玻璃钢由于轻质高强，能透过电磁波，广泛应用于各类雷达天线罩。玻璃钢天线罩用于水下，要求确保在较大水压(4.5MPa)下不破坏，同时还需要满足电性能和重量等方面的要求^[1~4]。为此我们进行了理论分析、数值计算，并进行了产品水下压力试验。以下进行的理论分析及试验总结可供今后有关产品设计时参考。
2 理论分析
　　2.1 无矩理论
    　按无矩理论，筒壳部分的轴向应力和周向应力按下式计算：

   
    周向应力是轴向应力的2倍。当P＝4.5MPa时,σ₁＝31.7MPa,σ₂＝63.4MPa。球壳部分的应力计算公式同式(1)。
　　2.2 有矩理论
　　2.2.1 球壳与筒壳连接处的最大应力计算
   　本罩按设计要求，球壳与筒壳厚度是相等的。根据有矩理论，对于等厚壳体，在球壳与筒壳连接处的附加弯矩接近于零，仅有附加剪力。附加剪力的计算公式为：

   
    代入有关尺寸数值，对于P＝4.5MPa时，Q_B＝32.27N/mm。

   
    由于此附加弯矩，球壳的最大应力为：

             
    当P＝4.5MPa时,σ＝40.7MPa
    对于筒壳,当X＝π/4λ处，产生最大附加变矩：

            
    筒壳在离连接处X＝π/4λ的应力为：

           
     当P＝4.5MPa时，σ₁＝40.7MPa，由此可见，连接处的最大应力比无矩理论的大28%左右。
      2.2.2 根部附加应力计算
      若天线罩根部为固支时，其附加弯矩和剪力为：

          
      其中,D为弯曲刚度,D＝Et³/12。当P＝4.5MPa时,按此计算,在根部附近最大应力为轴向应力σ₁＝66MPa,周向应力σ₂＝105MPa。
      2.2.3 稳定性计算
      根据有矩理论，把天线罩当作整体，在均匀外压作用下，对于本罩的结构尺寸，其临界压力按下式计算：

    
     其中,D为筒壳直径;L为筒壳长度。代λ上述各参数，计算得P_cr＝7.82MPa