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碳纤维复合材料雷击研究进展
来源: | 作者:pmo663da6 | 发布时间: 1097天前 | 2295 次浏览 | 分享到:

2、国内外对CFRP雷击损伤研究

2.1 试验研究 

无防护CFRP雷击损伤试验研究已开展多年,并取得丰富研究成果。

Hirano等[1]通过雷击试验发现复合材料的雷击损伤模式主要有纤维断裂、基体破坏和分层三种形式。Feraboli等[2]通过对含不锈钢紧固件的CFRP样件进行雷击试验,发现紧固件的存在会对试样的损伤状态产生显著影响。Li等[3]通过超声波扫描和电镜等观测手段研究CFRP铺层方向和铺层顺序对雷击损伤的影响,试验结果表面损伤受铺层方式影响较大。Hirano等[1]、Feraboli等[2]、Ogasawara等[4]发现CFRP雷击损伤面积和雷电流作用积分线性相关度较高。

对于有防雷金属网防护的CFRP的雷击损伤,肖尧等[5]发现0.25mm厚铜网在试验所加雷电流强度下位于1A区、2A区及1B区的含防护和无防护试件相比,雷击损伤程度较后者分别下降88.9%、53.9%和68.7%。Kawakami和Feraboli[6]发现遭受雷击后的金属网,如经过良好修复,仍能达到较优的防护效果。吕梁避雷检测

综上,仿真研究过程中应重点考虑:

造成纤维断裂、基体破坏和分层等主要损伤模式的物理因素。

CFRP各向异性特性。

特定工艺情况对损伤影响,例如紧固件结构和搭接结构等等。

作用积分较高的雷电流波形。

 2.2 仿真研究 

雷电流的直接效应对复合材料的影响是电、热、力等几种效应综合作用的结果,为了在前期设计优化阶段,预测CFRP在遭受雷击过程中可能引起的各类损伤形式,国内外自2010年起针对CFRP雷击损伤数值仿真分析展开了众多研究。目前研究方向主要为以下几点。朔州防雷检测

2.2.1 热效应

CFRP复合材料的导电性能较差,无防护的CFRP结构遭受雷击时,注入飞机复合材料表面的雷电流很难在短时间内泄放,这将在复合材料表面产生巨大的焦耳热。

Ogasawara等[4]于2010年首次进行模拟CFRP复合材料雷击损伤过程的电-热耦合分析,考虑材料温度依赖特性、热分解、热应力、分层和电击穿等多种因素,以温度场作为判据预测CFRP雷击损伤,为后续的雷击损伤仿真模拟奠定基础。  晋中避雷检测

Muñoz等[7]、姚雪玲等[8]、付尚琛等[9]、王富生等[10]、张纪奎等[11]和丁宁等[12]均使用电-热耦合方法分析雷电流参数对于CFRP雷击损伤的影响。 


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