雷击作用下典型复合材料结构的多场耦合效应

图书标准信息

• 作者 王富生；马襄腾；韩春永；吴悦；陈汉
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2023-10
• 版次 31
• ISBN 9787030745866
• 定价 178.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 356页
• 字数 446.000千字

【内容简介】

针对复合材料典型结构，本书介绍雷击放电机理和磁流体动力学理论、三维雷电等离子体通道数值计算方法、复合材料油箱口盖结构雷击烧蚀分析、整体油箱雷击点火源分析、雷电磁流体与复合材料多场耦合分析、复合材料雷击动态损伤本构模型、复合材料结构雷击烧蚀后剩余强度预测方法、复合材料雷击汽化反冲和剩余分析、复合材料连接结构雷击损伤分析、雷电电弧作用下复合材料喷铝防护分析、新型复合薄膜雷电防护性能分析、分段式导流条雷击防护方法等内容。

【目录】

前言

章绪论1

1.1飞机雷击背景1

1.2飞机雷击研究现状4

1.2.1雷电观测和放电机制4

1.2.2雷电通道数值模拟5

1.2.3雷电触发机理和多物理场耦合8

1.3复合材料雷击设计研究10

1.4复合材料雷击后剩余强度研究13

1.5飞机燃油系统雷击损伤研究14

1.6本书内容安排17

参文献18

第2章磁流体动力学理论与雷击放电机理27

2.1雷电磁流体动力学理论27

2.1.1流体动力学方程27

2.1.2磁流体动力学方程29

2.2放电等离子体数值计算方法36

2.2.1cfd计算方法及流程36

2.2.2fluent二次开发37

2.2.3mhd模型求解39

2.3二维电弧热等离子体实例验证40

2.3.1二维电弧几何模型41

2.3.2边界条件41

2.3.3计算结果分析和验证42

2.4三维雷电电弧等离子计算45

2.4.1几何模型及网格划分45

2.4.2边界条件46

2.4.3放电等离子通道计算设置48

2.5三维等离子通道特征48

2.5.1放电通道演变过程48

2.5.2等离子体通道传热分析50

2.5.3过压和冲击波效应54

2.5.4电磁分布特征57

参文献60

第3章复合材料油箱盖结构雷击烧蚀分析63

3.1油箱盖结构雷击分析63

3.1.1油箱盖结构雷击模型63

3.1.2计算结果与分析64

3.2油箱盖雷击损伤影响因素分析66

3.2.1盖材质对雷击烧蚀影响66

3.2.2雷击位置影响67

3.2.3盖厚度的影响71

3.2.4搭接区域间隙内填充密封胶74

3.3含螺栓油箱盖结构75

3.3.1含螺栓油箱盖有限元模型75

3.3.2雷电作用在盖时的计算结果分析77

3.3.3雷电作用在螺栓时的计算结果分析78

参文献80

第4章整体油箱雷击点火源分析81

4.1油箱结构的雷击危害81

4.2整体油箱雷击计算模型82

4.2.1金属整体油箱结构82

4.2.2复合材料整体油箱结构85

4.2.3材料参数和边界条件86

4.3金属整体油箱点火源分析87

4.3.1电流密度分布情况87

4.3.2电接触程度对结构界面电流密度的影响95

4.3.3组件界面电场强度分析97

4.3.4温度分布规律99

4.4复合材料整体油箱点火源分析100

4.4.1复合材料油箱电流密度分布100

4.4.2复合材料油箱组件界面电场强度分析105

4.4.3复合材料油箱温度分布106

参文献107

第5章雷电磁流体与复合材料多物理场耦合方法109

5.1雷击多物理场耦合技术109

5.1.1基本理论109

5.1.2插值方法对比112

5.1.3动网格技术115

5.1.4雷电磁流体与复合材料耦合算法118

5.2雷电磁流体与复合材料加筋壁板耦合分析与验证120

5.2.1复合材料加筋壁板雷击试验120

5.2.2雷击后复合材料加筋壁板超声c扫描检测124

5.2.3雷电磁流体与复合材料加筋壁板耦合计算126

5.3雷电磁流体与复合材料扫掠耦合分析134

5.3.1飞机雷击扫掠机理134

5.3.2雷击扫掠通道演变135

5.3.3雷击扫掠损伤140

参文献142

第6章复合材料雷击动态损伤模型分析144

6.1各向异本构模型144

6.2各向异弹塑本构模型145

6.2.1弹阶段应力-应变关系145

6.2.2塑阶段应力-应变关系149

6.3物态方程和屈服方程151

6.3.1物态方程的引入151

6.3.2弹阶段物态方程及修正151

6.3.3塑阶段物态方程修正152

6.3.4屈服方程153

6.4雷击动态损伤分析方法154

6.4.1复合材料加筋壁板有限元模型154

6.4.2分析流程和材料参数155

6.5计算结果分析157

6.5.1复合材料加筋壁板等效应力分布157

6.5.2复合材料加筋壁板温度分布162

6.5.3复合材料加筋壁板变形情况166

6.5.4复合材料加筋壁板分层损伤分析170

参文献172

第7章不同失效准则下复合材料雷击后剩余强度分析175

7.1雷击损伤后复合材料力学能175

7.2雷击损伤后复合材料层合板压缩试验176

7.2.1试验件176

7.2.2试验方案176

7.2.3试验结果及分析177

7.3复合材料渐进损伤分析方法180

7.3.1应力计算180

7.3.2复合材料失效准则181

7.3.3材料退化模式184

7.4雷击后复合材料层合板压缩模拟分析185

7.4.1剩余强度分析方法及失效定义185

7.4.2不同铺层的损伤扩展185

7.4.3载荷-位移曲线及破坏载荷190

参文献192

第8章复合材料加筋壁板不同金属网雷击能分析194

8.1不同形式金属网194

8.2复合材料加筋壁板金属网雷击护机理分析195

8.2.1有限元模型及材料参数195

8.2.2金属网雷击烧蚀判断准则197

8.2.3铜网雷击护分析197

8.2.4不同材料金属网护能对比分析199

8.3网格间距影响分析201

8.3.1网格间距的变化对雷击护效果的影响分析201

8.3.2网格间距的变化对结构增重的影响分析205

8.4复合材料加筋壁板雷击设计优化206

8.4.1设计优化方法206

8.4.2铜网护件的设计优化208

8.4.3复合材料基准件的雷击设计优化214

参文献216

第9章复合材料加筋壁板汽化反冲和剩余强度分析218

9.1雷击汽化反冲效应218

9.2铜网护复合材料雷击烧蚀特征218

9.2.1铜网护件有限元模型218

9.2.2铜网护件雷击烧蚀计算与试验结果对比220

9.3汽化反冲效应分析221

9.3.1汽化反冲分析方法221

9.3.2汽化反冲有限元模型223

9.3.3计算结果分析224

9.4剩余强度分析232

9.4.1剩余强度分析流程232

9.4.2计算结果分析233

9.5雷电流b分量对复合材料损伤的影响242

参文献244

0章复合材料连接结构汽化反冲和铝网雷击分析246

10.1含螺栓复合材料结构246

10.2复合材料典型连接结构和有限元模型247

10.2.1复合材料连接件247

10.2.2铝网护下复合材料连接件248

10.3基准件雷击损伤分析249

10.3.1次雷击烧蚀损伤与汽化反冲分析249

10.3.2第二次雷击烧蚀损伤与汽化反冲分析254

10.4铝网护复合材料连接件雷击损伤分析258

10.4.1次雷击烧蚀损伤与汽化反冲分析258

10.4.2第二次雷击烧蚀损伤与汽化反冲分析262

10.5雷击损伤后剩余强度分析267

10.5.1基准件次雷击后剩余强度分析267

10.5.2基准件第二次雷击后剩余强度分析269

10.5.3铝网护件次雷击后剩余强度分析271

10.5.4铝网护件第二次雷击后剩余强度分析272

10.5.5完整件拉伸失效时的损伤特征274

10.5.6不同工况下的拉伸强度比较276

参文献276

1章雷电电弧作用下复合材料喷铝护能分析278

11.1复合材料电弧附着特278

11.1.1复合材料电弧附着模型建立278

11.1.2材料参数和边界条件279

11.1.3计算流程281

11.1.4不同阳极材料电弧激发时间283

11.1.5不同阳极材料电弧运动特284

11.2复合材料损伤预测及验证286

11.2.1复合材料雷击损伤模式286

11.2.2复合材料损伤预测及机理287

11.3复合材料表面喷铝雷击护分析290

11.3.1复合材料表面喷铝290

11.3.2无护基准件雷击损伤292

11.3.3全喷铝雷击护分析294

11.3.4局部喷铝雷击护分析296

参文献299

2章雷电电弧作用下新型复合薄膜护能分析301

12.1镀镍碳纤维/羰基铁粉复合薄膜301

12.2等效材料参数计算302

12.2.1均匀化理论302

12.2.2rve模型302

12.2.3等效参数计算理论基础304

12.2.4计算流程307

12.2.5等效参数计算结果308

12.3ncf/cip新型薄膜雷击烧蚀损伤分析315

12.3.1模型建立315

12.3.2放电通道附着特征316

12.3.3有无护膜的雷击热效应比较318

参文献321

3章分段式导流条雷击护分析323

13.1分段式导流条323

13.2分段式导流条的电压击穿特324

13.2.1二分段高压击穿模型324

13.2.2电压击穿分析325

13.3分段式导流条击穿电压的影响因素328

13.3.1电压上升速率的影响328

13.3.2金属片段间隙宽度的影响329

13.3.3金属片段几何形状的影响329

13.3.4高电压击穿试验验证332

13.4分段式导流条的高电流击穿特335

13.4.1高电流击穿模型335

13.4.2结果与讨论337

参文献343