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喷铝涂层碳纤维增强树脂基复合材料抗雷击性能实验及仿真

付尚琛 石立华 周颖慧 郭一帆

付尚琛, 石立华, 周颖慧, 等. 喷铝涂层碳纤维增强树脂基复合材料抗雷击性能实验及仿真[J]. 复合材料学报, 2018, 35(10): 2730-2744. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20171206.005
引用本文: 付尚琛, 石立华, 周颖慧, 等. 喷铝涂层碳纤维增强树脂基复合材料抗雷击性能实验及仿真[J]. 复合材料学报, 2018, 35(10): 2730-2744. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20171206.005
FU Shangchen, SHI Lihua, ZHOU Yinghui, et al. Lightning protection performance experiment and simulation of carbon fiber reinforced polymer sprayed with aluminum particles[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2018, 35(10): 2730-2744. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20171206.005
Citation: FU Shangchen, SHI Lihua, ZHOU Yinghui, et al. Lightning protection performance experiment and simulation of carbon fiber reinforced polymer sprayed with aluminum particles[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2018, 35(10): 2730-2744. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20171206.005

喷铝涂层碳纤维增强树脂基复合材料抗雷击性能实验及仿真

doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20171206.005
基金项目: 国家自然科学基金(51477183;51407198);博士后科学基金(2017M613401)
详细信息
    通讯作者:

    石立华,博士,教授,博士生导师,研究方向为时域测量,E-mail:lihuashi@aliyun.com

  • 中图分类号: TB330.1

Lightning protection performance experiment and simulation of carbon fiber reinforced polymer sprayed with aluminum particles

  • 摘要: 为了研究喷铝涂层对碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)结构的雷击防护(LSP)性能,开展了实验和数值仿真研究。对未防护CFRP材料开展的雷击过程观测、损伤测试及超声C扫描检测结果表明:雷电流直接效应会对CFRP造成明显的可见损伤,且焦耳热效应会在雷电流注入到材料中后持续作用,引起更大范围的内部损伤;对全喷铝CFRP开展的雷击测试表明,喷铝涂层能够显著减小CFRP表面的雷击损伤面积,且涂层厚度越大,LSP效果越好。基于实验结果,采用随温度变化的材料参数建立了未防护、全喷铝及十字形喷铝3种CFRP结构的电热耦合效应仿真模型,并与实验结果进行对比,验证了仿真方法的有效性。最后,利用所建立的模型分析了雷电流A波作用下喷铝涂层的LSP性能。结果表明,当全喷铝涂层的厚度为0.19 mm时,CFRP的损伤面积占比随结构的增重比达到最优;而对十字形涂层来说,雷电流传导路径所在的分支宽度应不小于20 mm,非传导路径所在的分支则可根据需要尽量减小宽度。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-26
  • 修回日期:  2017-11-28
  • 刊出日期:  2018-10-15

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