碳纤维增强复合材料蜂窝夹芯结构在雷击下的电热响应

摘要整理

本研究通过实验和数值模拟方法系统研究了碳纤维增强复合材料（CFRP）蜂窝夹芯结构（CHSSs）的雷击损伤，旨在填补这类广泛应用于航空航天领域的复杂结构材料雷击损伤认识不足和预测能力缺陷的空白。首先，对CHSSs进行了一系列模拟雷击实验，通过肉眼观察、超声扫描和微计算机断层扫描（micro-CT）等手段对雷击损伤进行了表征，识别了典型的材料和结构失效模式。其次，首次建立了CHSSs在雷击作用下的耦合电热有限元（FE）模型，用于预测夹芯结构中的雷击诱发损伤，填补了以往数值研究主要关注传统CFRP层板而忽视结构复杂性的空白。有限元预测的雷击损伤面积和深度与实验结果吻合良好，偏差小于16%，验证了该模型的有效性。最后，通过所建立的有限元模型深入探讨了CHSSs的雷击损伤机制，分析了蜂窝芯厚度变化对雷击损伤的影响规律，为优化CHSS设计以增强抗雷击性能提供了新的指导。

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