碳纤维树脂基复合材料电热损伤温度场研究

《碳纤维树脂基复合材料电热损伤温度场研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第3l卷第2期2013年4月中国民航大学学报JoURNALoFCIVILAVIATIoNUNIVERSITYoFCHINAVol_3lNo．2A曲12013碳纤维树脂基复合材料电热损伤温度场研究韩志勇，王晓梅，左进奎，王志平(中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室，天津300300)摘要：为了研究碳纤维树脂基复合材料(CFRP)电热损伤过程中的温度场分布问题，使用电热损伤测试系统测试了碳纤维树脂基复合材料通电后的表面温度分布并使用ABAOUS软件对碳纤维树脂基复合材料直接通电过程进行了模拟。

2、结果表明，实验值与模拟结果吻合性较好，在4A、6A、8A电流作用下，CFRP表面温度随时间基本呈线性增加．在160s左右达到稳定状态，稳定温度分别为162℃、177℃和195℃并且不随通电时间而变化。说明该测试系统和计算模型可以正确处理CFRP通电后温度场问题，为复合材料电热损伤合理选取通电参数提供理论依据=关键词：复合材料：电热损伤；温度场模拟中图分类号：TGl72．6：‘rGl32文献标志码：A文章编号：1674—5590(2013)02一0063—04Researchontemperaturef

3、ieldofCFRPelectric—thermaIdamageHANZht一’ong，WANGXt∞一met，ZUo蠢n—kui，WANGZhi—p流g(死咖加‰y￡n60心o，)’加c删A沁呦Ainclo疗^i舢ss帆d讹i凡抛n觎ce，酗uC，扎耐眈300300，吼inn)Abstract：InordertostudythetemperatuI℃6elddislributionoftheCarbonFiberRehlforcedPolymer(CFRP)ma【enal，therelationof

4、temperafureanddirectcurrenlhavebeeninvestigatedonelectric—the珊aldamagedetectionsystem．ABAQUSsoftwareisusedtosimulatethedirectelectri6cationpmcessofCFRPbasedoncurrentheatingtheory．andthetemperaturefielddistributioncontourp101andtemperaturechangescurvesof

5、characteristicpointsunderdifkrentcurrentsareobtained．By(-ontrastoftheexperimentalandstimulantresults，fineconsistencyisreached．SurfacetemDeratureincreaselinearlywiththecu玎en“ncreasefmm4Ato6Aand8Aandreachstabilizationafter160swhilethetemperatureis162℃、177

6、ocand195℃respectively．ItshowsthafthedefectionsystemandsimulationmodelscouIdcoITecclypr℃dictthetemperature6eIdofcuITentheacingdisposingandpmVidetheoryevidencefbrselectingcurrentheatingdisposingparametersreasonably．Keywords：CFRP；the丌nal—electricdamage；tem

7、peraturefieldnumericalsimulation碳纤维树脂基复合材料(CFRP)具有优异的力学性能，比强度、比刚度高，疲劳性能良好，在飞机结构中得到了日益广泛的应用与研究。飞机在长期服役过程中其结构会受到各种各样的损伤。复合材料结构主要损伤形式有湿热损伤、紫外损伤、机械冲击损伤和电热损伤。前3种损伤一直受到国内外科技界和企业高度重视，而对电热损伤的研究与评价近年来才受到人们的关注【l-21。电热损伤主要有3种形式：①短时间强电流(kA量级)的闪电损伤；②长时间低电流(A量级)的电热损伤

8、；③静电损伤。国内外学者对闪电损伤进行了广泛的研究[3-51。由于cFRP电阻系数为6×103Q·cm，大约是铝的2000倍，当电流通过材料内部时，会导致局部升温，致使cFRP部件受到热损伤，力学性能可能大幅下降㈣。由于目前还没有相应的电热损伤无损检测技术，所以这种损伤具有极大的隐蔽性，给飞机安全飞行带来极大的隐患。随着CFRP在飞机结构中的应用规模越来越大，其电热损伤已成为科学研究的难点和热点问题M引。1实验方法、方案和计算原理与模型1．1实验方法和方