Failure Process and Vulnerability Analysis of Radomes under Strong Winds

HOU Yancen; XU Feng; HU Gang; DUAN Zhongdong; OU Jinping

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20241202002

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Failure Process and Vulnerability Analysis of Radomes under Strong Winds

更新时间：2025-12-12

- Failure Process and Vulnerability Analysis of Radomes under Strong Winds
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 45, Issue 5, Pages: 1074-1087(2025)
- 作者机构：
  
  哈尔滨工业大学（深圳）土木与环境工程学院，深圳 518055
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20241202002
  CLC： TU33⁺4
- Received：02 December 2024，
  
  Revised：2025-02-28，
  
  Published：28 October 2025
- 稿件说明：
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侯彦岑,徐枫,胡钢等.雷达罩在强风作用下失效过程及易损性分析[J].防灾减灾工程学报,2025,45(05):1074-1087.

HOU Yancen,XU Feng,HU Gang,et al.Failure Process and Vulnerability Analysis of Radomes under Strong Winds[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(05):1074-1087.
侯彦岑,徐枫,胡钢等.雷达罩在强风作用下失效过程及易损性分析[J].防灾减灾工程学报,2025,45(05):1074-1087. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20241202002.

HOU Yancen,XU Feng,HU Gang,et al.Failure Process and Vulnerability Analysis of Radomes under Strong Winds[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(05):1074-1087. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20241202002.

摘要

雷达罩被广泛用于军事和民用设施，在风荷载中破坏严重，因此进行雷达罩结构失效模式和易损性分析具有重要意义。首先采用大涡模拟进行雷达罩结构表面风荷载分布特性模拟，获得3类不同基座高度雷达罩表面风荷载分布特性，采用函数对其进行高精度拟合，结果表明其风荷载大小远高于规范中旋转壳顶风荷载体型系数规定，且增加基座高度主要影响雷达罩背风面体型系数。同时利用改进的Hashin准则和Tserpes的刚度退化准则进行雷达罩全过程失效分析，基于此提出了雷达罩风致易损性的分析框架，以失效单元数为损伤指标并给出了3种破坏状态的量化值，构建 Kriging代理模型预测雷达罩结构的失效概率，为评估雷达罩的抗风极限性能、预估其损伤程度提供依据，其结果表明：雷达罩破坏极少单元就会造成结构失稳，在低风速下随着基座高度增加，其失效概率增加，不过在高风速下，基座高度超过12 m后再增加其高度不会对雷达罩失效概率产生显著影响。

Abstract

Radomes are widely used in military and civilian facilities

yet they often suffer severe damage under wind loads. Therefore

the analysis of structural failure modes and vulnerability of radomes is of great significance. Firstly

large eddy simulation was used to simulate the wind load distribution characteristics on the surface of the radome structures. The wind load distribution characteristics were obtained for three types of radomes with different base heights

and high-precision fitting was performed using functions. The results showed that the wind load magnitudes were much higher than the shape coefficients of wind load on the top of rotating shells specified in the codes

and increasing the base height mainly affected the shape coefficient on the leeward side of the radome. Additionally

the improved Hashin criterion and Tserpes' stiffness degradation criterion were used to analyze the entire failure process of the radomes. Based on this

an analytical framework for the wind-induced vulnerability of radomes was proposed

in which the number of failed elements was used as the damage indicator and quantitative values for three failure states were provided. A Kriging surrogate model was constructed to predict the failure probability of the radome structures

providing a basis for evaluating their wind-resistance limit performance and estimating damage degrees. The results showed that structural instability of the radomes could be triggered by failure of only a few elements. At low wind speeds

the probability of failure increased with the base height

whereas at high wind speeds

increasing the base height beyond 12 m had no significant effect on the failure probability of the radomes.

关键词

Keywords

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