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摘要
碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料应用广泛，但与金属及合金相比电导率较低，遭遇雷击时易发生损毁。该文通过雷击损伤形貌观察、C扫描探伤、压缩强度测试及电-热耦合仿真等方式，对比了雷电流A分量和C分量单独作用下CFRP层合板的散流特性及损伤特性。研究发现，在A分量作用下CFRP层合板表面铺层产生长约120mm、宽约30mm，与铺层方向一致呈45°的纤维炸裂带；在C分量作用下CFRP层合板产生直径约60mm的圆形烧蚀坑。与未损伤件相比，A分量作用后层合板弹性模量基本不变，C分量作用后层合板弹性模量减小，两种电流分量作用后层合板最大压缩强度均略微增大。电-热耦合计算结果表明，A分量作用过程中CFRP层合板损伤分布具有明显的方向性，各层损伤方向与铺层方向一致；C分量作用过程中CFRP层合板各层损伤分布一致，但与铺层方向无关。CFRP在两种分量作用下计算损伤分布与试验损伤形貌结果基本吻合。该文揭示了具有显著特征的两种分量雷电流对CFRP层合板的损伤机理，为CFRP层合板的雷电防护提供依据。
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单位自动化学院; 武汉大学; 中国航空工业集团公司济南特种结构研究所
