雷击对复合材料结构的力学和电热性能影响分析

发布时间：2017-12-11 20:14

  本文关键词：雷击对复合材料结构的力学和电热性能影响分析

  更多相关文章： 复合材料 ABAQUS 热应力 失效准则 剩余强度

【摘要】：复合材料在民机上的使用,提高了整体性能,并且降低了航空公司的运营成本。然而由于复合材料的低电导率,使其在遭受雷击过程中不能很快地将雷击大电流分流,形成电阻热高温,严重烧蚀材料,同时高温所产生的高热应力也会对材料产生损伤。雷击损伤也会对材料强度产生影响。本文对雷击的电热效应和热应力进行仿真研究,并对损伤后的剩余强度进行分析,为雷击防护维修提供参考。本文的主要研究内容如下:(1)通过ABAQUS仿真模拟了复合材料的雷击电热效应。分析得到,温度场分布受到铺层方向控制,同时还受到相邻层热传导的影响。雷击电能主要集中在雷击初期,导致复合材料高温损伤主要在雷击初期造成。(2)仿真模拟分析了雷击电流和材料性能对损伤的影响。结果表明材料导电率越大,越有利于损伤在铺层内的扩展,损伤深度变小。导热率、比热和层合板尺寸对雷击损伤的影响很小,可忽略不计。(3)采用电热力顺序耦合模型,对雷击过程中所产生的热应力进行分析研究。其热应力水平达到226.9MPa,足以对材料产生破坏损伤,所以在雷击损伤研究中考虑其热应力影响是必要的。(4)提出了采用Tsai-Wu和Hashin失效准则结合的方式判定材料损伤,并通过二次开发予以实现。对雷击损伤模型的剩余强度分析得到,雷击损伤对复合材料的拉伸性能有很大影响,大约降低了其6.67%的拉伸强度;而雷击损伤对其压缩性能的影响很小,只造成了大约1.64%的压缩强度衰减。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V214.8

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本文编号：1279768