雷电流分量对碳纤维增强型复合材料层合板的雷击损伤效应

为了研究不同时序组合方式的多重连续雷电流分量作用下碳纤维增强型复合材料(carbonfibrereinforced plastics,CFRP)层合板的雷击损伤特性,通过雷击损伤区域形态观察,红外温度测试,C扫描探测等手段,对比了多重连续雷电流分量作用下CFRP的雷击损伤类型及损伤程度,研究影响CFRP雷击损伤深度和面积的因素,并探索多重连续雷电流分量在CFRP层合板上的散流特性与作用机理。研究发现:CFRP层合板的雷击损伤类型包括纤维断裂、烧蚀,树脂热解,铺层分离等。在论文实验条件下,当雷电流A、B、C及D分量连续作用时,损伤面积达2 790 mm2,损伤深度约为1.28 mm。在多重连续雷电流脉冲作用过程中,雷电损伤深度主要与上升梯度高的雷电流A及D分量产生的局部热效应、冲击力效应及介质击穿有关;而CFRP层合板雷击损伤面积与表面温度的增加主要受到作用时间长、转移电荷量大的雷电流C分量的影响。对多重连续雷电流损伤效应的研究能够加深对雷击作用过程的理解,为CFRP雷电直接效应测试标准的完善、CFRP结构的优化和设计提供实验依据与理论基础。     

具有导电铺层的碳纤维复合材料直流体电阻测量方法

为了对航空航天领域中广泛使用的碳纤维增强型聚合物复合材料（CFRP）的静态电性能测试方法及直流体电阻进行研究,建立了CFRP直流电阻特性测量平台。研究发现传统三电极测试方法测得的材料体电阻率与CFRP的典型体电阻值存在明显差异,进而提出了改进型三电极测量方法,并开展CFRP直流体电阻特性实验研究。结果表明：CFRP体电阻率处于108Ω·m量级,导电性介于导体与绝缘体之间,且其体电阻特性与CFRP的铺层结构、表面涂敷材料、内部导电铺层等密切关联。建立的包含电场扩展和面电流综合效应的CFRP导电模型能够对实验结果进行很好的解释,研究结果为CFRP的电气特性、温度场分布、树脂热降解及热失重等研究提供了必要的理论支撑,同时为CFRP在航空航天领域的广泛应用奠定了坚实的基础。