【技术实现步骤摘要】
一种多重雷击作用下碳纤维复合材料损伤状态评估方法
[0001]本专利技术涉及碳纤维复合材料
，具体涉及一种多重雷击作用下碳纤维复合材料损伤状态评估方法。
技术介绍
[0002]碳纤维复合材料（简称CFRP）为代表的先进复合材料结构在飞机上的广泛应用已成为现代飞机制造的重要标志，空客A380中CFRP使用率达25％，波音787甚至达到50％，CFRP在飞机上的应用范围已逐渐从整流罩等次级结构扩展到飞机机翼、机身等与飞机安全直接相关的初级结构。
[0003]雷电是一种高电压大电流的自然放电现象，是威胁飞行安全的最严重自然灾害之一。相关记录表明飞机平均每飞行1000~1500h就容易遭受一次雷击；与传统的金属材料相比，CFRP的导电性能要低得多，遭受雷击后无法形成良好的导电通路将雷电流及时泄放，雷电电弧附着及雷电流注入引起的高压冲击波电磁力效应、热效应及其综合作用会造成机体复合材料的燃烧、溶蚀、爆炸和结构畸变，从而使得CFRP材料为主的飞机结构在雷电等极端环境中容易出现严重损伤，威胁飞行安全，引发灾难性悲剧。因此，研...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多重雷击作用下碳纤维复合材料损伤状态评估方法，其特征在于，包括：设计CFRP多重雷击损伤试验方案，该方案包括CFRP试验件的设计制备，雷电波形幅值的合理选取，多重分量连续雷电流加载方式的制定，雷电流波形幅值、CFRP试验件表面温度分布数据的采集提取；采用数值建模和试验比对的方法，对不同雷电形式和损伤模式间的作用关系以及损伤机理进行研究，对CFRP雷击损伤的参数表征和识别提取方法进行研究；研究损伤特征参数与雷电分量、材料属性的规律关系，并构建包括雷击参数
‑
损伤面积、雷击参数
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损伤深度的评估模型。2.根据权利要求1所述的多重雷击作用下碳纤维复合材料损伤状态评估方法，其特征在于：所述CFRP试验件采用层合板结构，尺寸为200 mm
ꢀ×ꢀ
45 mm
ꢀ×ꢀ
3.6 mm，碳纤维体积分数60%，增强纤维型号拟定为T300。3.根据权利要求2所述的多重雷击作用下碳纤维复合材料损伤状态评估方法，其特征在于：多重分量连续雷电流包括首次回击电流
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电流分量A、中间值电流
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电流分量B、连续电流
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电流分量C、后续反击电流
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电流分量D，每种电流分量的参数均对应有峰值电流、能量和持续时间，上述电流分量分别对应雷电流A分量发生器、雷电流B分量发生器、雷电流C分量发生器、雷电流D分量发生器，且雷电流A分量发生器、雷电流B分量发生器、雷电流C分量发生器、雷电流D分量发生器均与所述试验件之间配置有开关、传感器和去耦合网络。4.根据权利要求3所述的多重雷击作用下碳纤维复合材料损伤状态评估方法，其特征在于：使用热像仪记录试验过程中的试验件温度分布。5.根据权利要求4所述的多重雷击作用下碳纤维复合材料损伤状态评估方法，其特征在于：采用ABAQUS或COMSOL对CFRP进行雷击损伤电热耦合仿真，揭示电热效应损伤机理；仿真分析所依据数理模型如下：
①
电热耦合基本控制方程雷击过程中层合板内的电场由Maxwell方程组来控制，即（1）式（1）中：为单元体积；为单元电流密度；为单元截面积；为单元电荷体密度；为面的外法向；
②
热平衡方程雷电流产生的热量要在CFRP内部进行传导扩散，通常情况下，热扰动源雷电流波属于μs级，远大于复合材料的松弛时间，因此采用经典的稳态Fourier热传导定律来描述本问题中的热传导过程；由稳...
【专利技术属性】
技术研发人员：方鹏亚，文振华，何相勇，田淑侠，王征，
申请(专利权)人：郑州航空工业管理学院，
类型：发明
国别省市：
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