飞机碳纤维复合材料层压板雷电损伤特性研究

【类型】学位论文

【作者】王明广 

【关键词】 损伤特性,ANSYS仿真,碳纤维复合材料,雷电,防护方式

【摘要】雷电的电压可能高达上百万伏,峰值电流可能达200kA,严重威胁飞机的安全飞行。为了降低飞机的自身重量、提高飞机续航的能力,在飞机的设计制造上已大量使用碳纤维复合材料,但是由于碳纤维复合材料的导电性能较差,当雷电击中飞机时,将对飞机所用复合材料的结构造成严重的损伤,雷电损伤问题已成为制约碳纤维复合材料在现代飞机上大规模应用的关键问题之一。首先本文选取了火焰喷涂铝防护和编织铜网防护的复合材料试验件开展了雷电流注入试验,对比两种防护方式试验件的雷电防护能力。然后本文制备不同导电改性的T800/5228A碳纤维复合材料层压板作为试验件,采用标准规定的雷电流波形对试验件开展雷电注入试验,观察不导电改性方式下试验件的雷电损伤情况。最后采用有限元软件ANSYS仿真研究带导电铺层碳纤维复合材料雷电损伤特性及不同电导率和电流峰值下碳纤维复合材料的损伤情况。采用热电耦合仿真与雷电试验相结合的方法研究了碳纤维复合材料雷电损伤的影响因素和损伤规律。主要结论如下:(1)火焰喷涂铝防护比铜网防护的碳纤维复合材料层压板有更好的雷电防护能力。(2)碳纤维复合材料表面铺导电膜与层间加导电膜的防护方式可有效减少复合材料试验件的损伤面积,提高复合材料试验件的雷电防护能力。(3)碳纤维复合材料的损伤面积及损伤深度随电流峰值的增加而增加,随着碳纤维复合材料厚度方向电导率的增加而显著降低,提高碳纤维复合材料厚度方向的电导率,可有效提高复合材料的雷电防护能力。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】合肥工业大学

【学位授予年度】2017

【导师姓名】段泽民

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