复材设备舱段雷电间接效应仿真与试验评估

为了分析雷电对舱体的间接效应,采用电磁仿真软件CST和传输线矩阵方法,对典型舱体进行大电流脉冲注入仿真计算,并与试验数据进行对比分析。研究了不同幅值的雷电流在复合材料舱体的传输过程中,舱体的表面电流分布、舱体内外不同部位的瞬态磁场分布以及内部单线电缆的耦合情况。仿真与试验结果表明,复合材料舱体上产生的电流主要集中分布于舱体的金属框架,舱体表面电流密度比较小,表面电流密度分布与电流幅值大小无关;舱体各部位的磁场强度随雷电流幅值增大呈线性增长,复合材料舱体对低频磁场的屏蔽能力较弱;舱体中心的线缆感应电流小于其它处的线缆,舱体中心电磁环境最好。     

雷电C分量对碳纤维增强复合材料的热损伤研究

为了辨析雷电C分量对碳纤维增强聚合物复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP）的热损伤机制，首先对雷电流作用下造成碳纤维增强复合材料热损伤的热源进行理论分析，然后基于多物理场仿真软件建立含热流密度的电-热耦合仿真模型，并对CFRP进行标准化人工模拟雷击试验。对比CFRP内部电势和温度变化趋势，认为电弧热效应是雷电C分量作用期间导致复合材料升温的主要原因。电荷量的增加会加剧复合材料面内损伤程度，扩大深度损伤范围，但损伤模式不变。以损伤面积作为评价指标，对比仿真与试验超声C扫描的结果，吻合度良好，验证了所建立模型的准确性。