本文關(guān)鍵詞：雷擊對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)和電熱性能影響分析

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【摘要】：復(fù)合材料在民機(jī)上的使用,提高了整體性能,并且降低了航空公司的運(yùn)營成本。然而由于復(fù)合材料的低電導(dǎo)率,使其在遭受雷擊過程中不能很快地將雷擊大電流分流,形成電阻熱高溫,嚴(yán)重?zé)g材料,同時(shí)高溫所產(chǎn)生的高熱應(yīng)力也會(huì)對材料產(chǎn)生損傷。雷擊損傷也會(huì)對材料強(qiáng)度產(chǎn)生影響。本文對雷擊的電熱效應(yīng)和熱應(yīng)力進(jìn)行仿真研究,并對損傷后的剩余強(qiáng)度進(jìn)行分析,為雷擊防護(hù)維修提供參考。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)通過ABAQUS仿真模擬了復(fù)合材料的雷擊電熱效應(yīng)。分析得到,溫度場分布受到鋪層方向控制,同時(shí)還受到相鄰層熱傳導(dǎo)的影響。雷擊電能主要集中在雷擊初期,導(dǎo)致復(fù)合材料高溫?fù)p傷主要在雷擊初期造成。(2)仿真模擬分析了雷擊電流和材料性能對損傷的影響。結(jié)果表明材料導(dǎo)電率越大,越有利于損傷在鋪層內(nèi)的擴(kuò)展,損傷深度變小。導(dǎo)熱率、比熱和層合板尺寸對雷擊損傷的影響很小,可忽略不計(jì)。(3)采用電熱力順序耦合模型,對雷擊過程中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力進(jìn)行分析研究。其熱應(yīng)力水平達(dá)到226.9MPa,足以對材料產(chǎn)生破壞損傷,所以在雷擊損傷研究中考慮其熱應(yīng)力影響是必要的。(4)提出了采用Tsai-Wu和Hashin失效準(zhǔn)則結(jié)合的方式判定材料損傷,并通過二次開發(fā)予以實(shí)現(xiàn)。對雷擊損傷模型的剩余強(qiáng)度分析得到,雷擊損傷對復(fù)合材料的拉伸性能有很大影響,大約降低了其6.67%的拉伸強(qiáng)度;而雷擊損傷對其壓縮性能的影響很小,只造成了大約1.64%的壓縮強(qiáng)度衰減。
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V214.8

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