复合材料螺栓连接结构

针对雷击烧蚀损伤，通过热电特性分析接触行为，建立了损伤模型，发现紧固件与CFRP界面存在集肤效应，且焦耳热与传导热共同决定温度分布。

Yuchen, Zhu · 李原 · Sun, Jinru · Liu, Chuang · Xiangjie, Xu · Zhang, Kaifu · 程晖

Composite Structures 2025

参数信息

面内损伤预测误差

7.37 %

厚度方向损伤预测误差

40.02 %

技术优势

预测偏差小

面内损伤预测与实验误差仅为7.37%，模型可用于定量评估不同连接参数下的损伤程度。

揭示界面集肤效应

发现紧固件与CFRP界面存在集肤效应，电流集中导致局部焦耳热显著，解释了损伤起始位置。

定位最严损伤区域

分析表明最严重损伤出现在CFRP厚度中下部，由干涉损伤与螺栓预紧力联合作用引起，为防护设计指出关键部位。

应用场景

• 航空复合材料结构：用于螺栓连接部位的雷击损伤预估，优化紧固件布局和干涉配合参数。
• 碳纤维复合材料：揭示CFRP中的电流分布与焦耳热集中规律，辅助选择层合板铺层方案。
• 雷击防护设计：定位最严重损伤区域，为防护层布置和预紧力控制提供依据。
• 结构健康监测：仿真损伤模式可作为监测特征，用于雷击后结构状态评估。