用于复合材料的雷击动态损伤仿真方法技术

本发明专利技术公开了用于复合材料的雷击动态损伤仿真方法，具体为：步骤1，建立复合材料三维几何模型，对几何模型进行网格划分以及定义网格类型并定义电热物理属性和场边界条件；步骤2，给几何模型施加雷击电流分量和热流载荷，然后计算每个时间步下每个网格单元的热解度场、电势场、温度场，若当前时间步下对应网格单元热解度小于等于0.4，则网格单元不更新；若热解度大于0.4，则更新网格单元，输出当前时间步下该网格的热解度场、电势场、温度场以及复合材料表面雷击附着区域的动态损伤，下一时间步的计算则依据上一时间步更新后的网格进行，直到完成所有时间步的计算。本发明专利技术解决了现有技术中存在的难以实现雷击动态损伤状态有效仿真的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷击损伤仿真方法，涉及用于复合材料的雷击动态损伤仿真方法。

技术介绍

1、碳纤维复合材料以其轻量化、高强度和可塑性等优势愈来愈广泛应用于航空航天、海上风电和运输等领域，且已成为飞机先进性制造的重要标志。然而，其在飞机整流罩、机翼、机身等承载结构的应用正面临着雷击对飞行安全性的威胁。和传统的金属构件相比，碳纤维复合材料更低的电导率使得雷击过程的能量更易累积，加重雷击损伤，导致复合材料结构强度和刚度严重退化，威胁飞机的飞行安全。

2、飞机遭遇雷击时，大量的热能通过雷击通道的热传导和对流被连续地注入复合材料，雷击电流通过雷击附着点流入复合材料产生大量焦耳热，在雷击放电过程中，等离子体通道产生的热量持续传递到复合材料层合板中，同时，雷电放电产生的电流穿过雷击附着点进入复合材料产生大量的焦耳热，在高温作用下，树脂基和碳纤维经受熔化到蒸发的相变，复合材料表面会产生烧蚀凹陷损伤，并以蒸发速度被不断去除；同时，复合材料-雷击通道交界面也发生移动，导致复合材料表面雷击附着区域产生变形和动态损伤。

3、目前，复合材料雷击损伤的仿真主要聚焦本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.用于复合材料的雷击动态损伤仿真方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：

2.根据权利要求1所述的用于复合材料的雷击动态损伤仿真方法，其特征在于，所述与热解度相关的电热物理属性为：电导率、热导率、密度、比热容；

3.根据权利要求1或2所述的用于复合材料的雷击动态损伤仿真方法，其特征在于，所述网格类型设置为任意的拉格朗日-欧拉自适应网格。

4.根据权利要求3所述的用于复合材料的雷击动态损伤仿真方法，其特征在于，所述步骤2中的雷击电流分量的表达式I(t)为：

5.根据权利要求2所述的用于复合材料的雷击动态损伤仿真方法，其特征在于，所述步骤2中...

【技术特征摘要】

1.用于复合材料的雷击动态损伤仿真方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：

2.根据权利要求1所述的用于复合材料的雷击动态损伤仿真方法，其特征在于，所述与热解度相关的电热物理属性为：电导率、热导率、密度、比热容；

3.根据权利要求1或2所述的用于复合材料的雷击动态损伤仿真方法，其特征在于，所述网格类型设置为任意的拉格朗日-欧拉自适应网格。

4.根据权利要求3所述的用于复合材料的雷击动态损伤仿真方法，其特征在于，所述步骤2中的雷击电流分量的表达式i(t)为：

5.根据权利要求2所述的用于复合材料的雷击动态损伤仿真方法，其特征在于，所述步骤2中通过耦合求解电场控制方程和温度场控制方程计算每个时间步下每个网格单元的温度场和电场；

6.根据权利要求5所述的用于复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李美，鲁旭，张嘉洲，侯沛琳，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：