碳纤维复合材料在非破坏性雷电脉冲作用下的等效电路模型

刘家军¹，马佳豪¹，孙伟²，姚学玲²

1. 西安理工大学水利水电学院2. 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室

摘 要：通过构建在非破坏性雷电冲击下的等效电路模型研究碳纤维复合材料(CFRP)的导电特性。建立了模拟雷电流冲击实验平台,采用4/10μs、8/20μs、30/80μs等冲击雷电流波形,研究不同冲击情况下的动态阻抗曲线、伏安特性曲线。结果表明:材料存在明显的电感特性;冲击电流幅值越大,材料在电流峰值时的阻抗越小;冲击电流的波前时间越短,材料的总体阻抗值越大。等效电阻为非线性变化,冲击电流幅值越大,等效电阻趋于变小,等效电感则趋于稳定值。根据实验结果提出了雷电流冲击作用下CFRP的等效电路模型,可为碳纤维复合材料在航空航天领域的广泛应用提供实验基础。

关键词：碳纤维复合材料;雷电流冲击;等效电路模型;隧道效应;导电特性;