基于热力耦合层合板雷击损伤特性分析

为研究复合材料层合板在雷电流作用下的烧蚀损伤力学特性,建立复合材料雷击热力耦合有限元分析模型,与文献实验结果对比验证模型的有效性。根据Hashin三维失效准则编写用户材料子程序,分别得出层合板雷击烧蚀区域周围出现的力学损伤、各层力学损伤分布以及首层在不同方向上的应力分布,分析得出层合板的烧蚀损伤随雷电流持续时间的变化规律。结果表明:由于存在较高的温度梯度,导致层合板出现较大的热膨胀应力,进而导致层合板内部产生各种力学损伤,即基体开裂、分层及纤维断裂;雷击电流施加时间、峰值电流与温度场均对层合板烧蚀面积产生较大的影响。     

不同喷铝参数对复合材料雷击防护性能模拟

为了研究复合材料不同的雷击防护(lightning strike protection,LSP)系统在雷电流作用下的损伤规律,对雷击损伤过程和烧蚀机理进行分析,建立复合材料层合板雷击防护的能量平衡数学模型。在此基础上,在ABAQUS中建立复合材料基准件、全喷铝和局部喷铝防护系统的碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)层合板电-热耦合有限元模型,和实验结果对比验证模型的有效性,对雷击烧蚀损伤特征进行分析,并引入雷击烧蚀损伤指数DI,得出三种不同模型在不同铝涂层厚度、不同峰值雷电流作用下的烧蚀损伤规律,并对两种不同的局部喷铝防护系统下复合材料的损伤特征进行对比分析。结果表明:雷击防护系统下复合材料的烧蚀损伤面积和铝涂层厚度关系进行函数拟合,两者均满足幂函数关系。     

关于全向信标台防雷问题的探讨

随着雷达管制的实施，对设备的保障能力要求也越来越高，但是因雷击造成全向信标台的设备损坏却经常发生。对于每个全向信标台，采取统一的防雷措施既不经济、又不适用，一般而言，建在山上及郊外孤立的全向信标台与地处雷暴强度较强、雷暴日较多的全向信标台遭雷击概率较大，其应比雷击事故概率小的台采用更为有力的防雷保护措施。另外全向信标台的雷电过电压保护、各级防护器件是相辅相成、互相影响的，此时局部的过电压器件不能有效地发挥其防护性能，将影响到全向信标台的整体防护。另外还有一个重要原则，全向信标台的雷电过电压保护设计必须建立在联合接地的基础上。因此全向信标台的雷电防护并不是简单的接地或单一的雷电过电压保护器的应用，而是根据全向信标台的具体位置、环境因素、所在地区的雷暴强度和雷暴日的多少来确定雷电保护措施和方法。     

民航航管楼电源系统防雷

本文着重论述了民用机场电源系统的雷电防护问题，由于机场一般都位于空旷地带并且内有很多重要的灵敏电子设备(对雷电流及过电压极其敏感，易引起设备误动作的电子设备)，电源及信号线路拓扑复杂，占地面积大，相对于其它建筑物更容易遭受直接及感应雷击的危害。本文主要就机场电源系统雷电防护问题进行讨论。     

浪涌吸收器

本成果是国内首次应用于数控机伺服系统作为吸收瞬态峰值电压的组合式过压保护器件。它具有通流量大，制限电压低，响应速度快，体积小，使用方便等优点。该浪涌吸收器由多外敏感单元、高阻值无机保护层、阻燃性有机灌封树脂、聚四氟乙烯底座、ABS外壳等五部分组成。器件通过敏感单元的晶界隧道效应形成的y一，特性曲线来吸收外界侵入的电涌电流，完成其保护功能。     

通信网络的雷电防护技术

本文通过对计算机通信网络系统遭受雷击损害的主要原因，以及雷电入侵通信网络的途径进行了详细分析，提出了通信网络接口，通信网络线路和地线回路的防雷布放方式，防雷装置的安装方式和相应的屏蔽措施等防护问题。     

飞机复合材料表面导电层的雷击仿真研究

复合材料在飞机上的应用越来越广泛,与金属相比复合材料导电性较差,因此处于雷击区域的复合材料部件表面要设计导电防护层以承受雷击时的瞬间放电,避免复合材料部件的烧蚀损伤。本研究利用数值仿真的方法建立了数学模型,计算了复合材料表面导电层通过雷击电流脉冲后的电场和温度场分布,并对该导电层的雷击防护能力及可靠性进行了评价。模拟结果表明,厚度为0.20 mm的铝导电层最适宜做飞机表面的雷击防护层。     

碳纤维复合材料电导率改性与抗雷击性能

传统碳纤维复合材料(CFRP)中的树脂基体电阻率大,在强电流下会产生大量阻性热从而造成损伤,增强其电导率能够有效提高CFRP的雷击防护性能。在树脂基体中添加银粉颗粒进行电导率改性,通过有限元仿真分析银粉含量对雷击防护性能影响,确定CFRP基体中的最佳银粉含量为38%。沿厚度方向电导率的改性效果最佳,提高了217.3倍。使用不同峰值的D波形雷电流对改性CFRP层压板进行模拟雷击实验,并对未改性以及表面铺设铜网的层压板进行相同能级的对照实验,通过目视损伤观察和透视超声扫描比较损伤特征和损伤面积,评估基体改性CFRP的抗雷击性能。结果表明:基体改性可以阻碍表面铺层被击穿,降低纤维断裂翘曲以及分层损伤;峰值电流20 kA、40 kA和60 kA下,铜网防护能使雷击透视损伤面积分别下降100%、86.61%和37.46%,基体改性整体防护能使雷击透视损伤面积分别下降84.02%、81.03%和40.91%。     

含紧固件层合板雷击烧蚀损伤分析

为了研究含紧固件复合材料层合板在雷击电流作用下的烧蚀损伤规律,基于热电耦合建立含紧固件层合板的雷击有限元分析模型,并对雷击烧蚀损伤结果进行分析,与参考结果对比验证模型的合理性,并分析得到含紧固件层合板在不同峰值电流、紧固件尺寸、层合板宽度比条件下的烧蚀损伤结果,总结不同因素影响下烧蚀损伤面积的变化规律。结果表明:雷击峰值电流、紧固件的尺寸、层合板的宽度对含紧固件层合板烧蚀损伤面积具有极大的影响,相同的雷击电流波形,峰值150 kA雷击电流导致的烧蚀损伤面积是峰值50 kA的15.39倍;紧固件越小,烧蚀损伤面积越大,分层损伤面积越大,其中,当紧固件直径减小至1/2时,烧蚀损伤面积最大可增加4.97倍,分层损伤面积最大可增加1.91倍;层合板损伤面积随宽度的增加先增大后减小,最后趋于平稳,其中最大损伤面积与最小损伤面积的比值可达1.81倍,且比值随着紧固件直径的增加而增大。