编织碳纤维复合材料雷击损伤特性研究.pdf

２０１６年第１Ｏ期玻璃钢／复合材料６５编织碳纤维复合材料雷击损伤特性研究黄来，李毅超，，车红卫，周挺（１．国网湖南省电力公司，长沙４１０００７；２．华中科技大学航空航天学院，武汉４３００７４；３．华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，武汉４３００７４）摘要：采用实验方法研究了编织碳纤维／环氧树脂复合材料层合板在干燥环境下受到不同强度等级模拟雷电冲击后的电击破坏特性，并进行了系统分析与机理解释。研究显示，雷电冲击对复合材料造成了三种典型破坏形式，并随着电击强度的增加及铺层角度的改变呈现出不同形态的变化。微观扫描分析发现，电击会对树脂与纤维界面造成严重破坏。关键词：编织复合材料；雷电冲击；破坏机理；超声扫描———中图分类号：ＴＢ３３２文献标识码：Ａ文章编号：１００３０９９９（２０１６）１０００６５０５１引言随着复合材料在生产工艺和技术上的不断进步，各种高性能复合材料相继研制成功，并被广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑等诸多领域。特别值得注意的是，近几年，国家电网提出了智能电网，在绿色可持续能源利用理念的倡导下，人们越来越多地将关注点集中在使用复合材料来取代大量传统老旧的电力设备部件上，例如输电杆塔，以克服其自身固有缺陷，提高电杆的可靠性并延长其使用寿命。然而，众所周知，输电杆塔属于长时间室外工作设备，各类复杂环境冲击都会对电杆的结构完整性、运行可靠性造成影响。而复合材料电杆对这些外在冲击的抵抗能力将会直接关系到其设计与应用推广的成功与否。在这些冲击当中，雷电冲击是对复合材料杆塔结构破坏最为严重的一种环境冲击源。因此，研究典型编织型纤维复合材料构件受雷电冲击后的破坏特性和破坏机理对复合材料电杆的设计分析与应用推广具有十分重要的指导作用。雷电冲击对碳纤维复合材料的破坏研究在航空领域已进行了数十年之久，取得了大量的研究成果。Ｃｈｅｍａｒｔｉｎ等¨对雷电作用在复合材料结构上所产生的效应做了全面综合的研究，包括雷电电弧的产生机理仿真与分析，雷电对复合材料结构的冲击效应以及产生的热力学方面的破坏研究，他们发现焦耳热和声波冲击产生的过压是导致复合材料构件破坏的主要来源。Ｆｅｒａｂｏｌｉ等¨’对碳纤维／环氧树脂试样件在有无紧固件固定的条件下受到雷电冲击而产生的破坏形态进行了对比研究，结果显示破坏形态受紧固件的影响很大，会出现一种沿厚度方向的贯穿分层破坏模式，但试样件的宽度可能会限制破坏区域的扩展。Ｈｉｒａｎｏ等¨对一系列的石墨／环氧树脂复合材料样件进行了电击破坏试验，并对破坏后的试样件进行了肉眼观察、超声波扫描探伤、ｘ射线扫描检测，检测结果显示破坏形式可以分为三大类：纤维破坏、树脂退化破坏、内部分层破坏，每种破坏方式与特定的雷电参数密切相关。在国内，付尚琛等¨采用实验与仿真相结合的方法对碳纤维复合材料板件在不同等级雷电直接冲击下的损伤规律进行了研究，结果发现材料的内部损伤区域远大于外部破坏范围，且损伤程度随电流峰值的增大而显著扩大。刘志强等８１研究了不同防护条件下复合材料板受电击冲击后的损伤特性，实验结果表明表面喷铝与铜网都能较好地保护复合材料构件。但铝层厚度、喷涂形式及均匀性，以及铜网的表面粗糙度会影响其防电击的作用效果。胡好等对碳／环氧树脂层压结构和碳／环氧Ｎｏｍｅｘ蜂窝夹心结构复材板件进行了雷电冲击实验，并研究了铜网与喷Ｐｕｂ抗静电涂料对结构的防雷特性，发现蜂窝夹芯结构较层压板结构雷击损伤程度小，并且在铜网防护下其抗雷击特性最优。赵金龙等采用实验与仿真结合的方式研究了复合材料夹芯板的雷击损伤特性并取得了一定成果。朱健健等对复合材料雷击损伤与防护措施进行了详尽的综述。虽然国内外已有文献对碳纤维复合材料雷击损收稿日期：２０１６．０５．０９本文作者还有龚政雄，杨湘衡和吕江林。作者简介：黄来（１９７９一），男，博士，高级工程师，主要从事智能电网及特高压新材料、新技术应用方面的研究。通讯作者：李毅超（１９８６一），男，博士研究生，主要从事复合材料实验与仿真研究，ｌｉｙｉｃｈａｏ＠ｈｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。编织碳纤维复合材料雷击损伤特性研究２０１６年１０月伤进行了研究，但研究对象大多集中在航空航天领域使用的预浸料复合材料结构，对较为廉价的编织型复合材料雷击损伤特性研究较少。因此，本文采用实验方法对两种典型铺层设计（［４５：／０／一４５：／９０］Ｓ、［３０／Ｏ／一３０：／９０］Ｓ）的编织型碳纤维复合材料试样件在干燥环境下受到不同幅值（２２ｋＡ、３２ｋＡ、３８ｋＡ）的模拟雷电流冲击后的破坏特性进行了系统性研究，分别采用直接观察、图像处理、超声扫描的方法对破坏特性进行分析，重点讨论了试样铺层角度对其雷击破坏的影响。２试样及实验设计２．１材料选型本实验采用ＴＯＲＡＹＴ７００ＳＣ．１２Ｋ单向编织纤维布，该布经纱为碳纤维，经纱克重为３００ｇ／ｍ；纬纱为尼龙纤维，纬纱克重为３０ｇ／ｍ。环氧树脂／固化剂选用ＡＩＲＳＴＯＮＥ７６０Ｅ／７６６Ｈ。详细参数如表１和表２所示¨。表１碳纤维编织布参数Ｔａｂｌｅ１Ｗｏｖｅｎｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｐａｒａｍｅｔｅ￣材料特性ＴＴ００ＳＣ一１２Ｋ横向拉伸强度／ＭＰａ横向拉伸模量／ＧＰａ纵向拉伸强度／ＭＰａ纵向拉伸模量／ＧＰａ剪切模量／ＧＰａ剪切强度／ＭＰａ伸长率／％克重／Ｔｅｘ密度／ｇ・ｃｍ经纱宽度／ｍｍ纬纱宽度／ｍｍ纬纱间距／ｍｍ表２环氧树脂参数Ｔａｂｌｅ２Ｅｐｏｘｙｐａｒａｍｅｔｅ￣材料特性密度／ｇ・ｃｍ℃粘性系数／ｍＰａ・ｓ（２５）拉伸模量／ＭＰａ拉伸强度／ＭＰａ弯曲模量／ＭＰａ弯曲强度／ＭＰａ伸长率／％１．２１４００３０００６７３０００１０５４．０２．２试件制造本文的复合材料试样件采用真空辅助树脂传递模塑工艺（ＶＡＲＴＭ）制造。实验中设计了两种铺层角度的试样件，尺寸为１５０ｍｍｘ１００ｍｍＸ４．５ｍｍ，试“验件铺层分别为［４５：／Ｏ：／一４５／９０］Ｓ（简写为４５。”“试样件）和［３０／０／一３０／９０］Ｓ（简写为３Ｏ。试样”件），其中，碳纤维重量比为７５％，环氧树脂／固化剂的重量比例为３：１。２．３电击试验模拟的冲击电流波形为ＳＡＥＡＲＰ５４１２标准中定义的区域Ａ类波形（ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＡ），表示雷电的第一次回击（ＦｉｒｓｔＲｅｔｕｍＳ￣ｏｋｅ），标准电流波形如图１所示。相关参数设置如表３所示。０５ｌＵｌ５２Ｕ２，２Ｕ３５４０４５时间／图１三种雷击波形曲线Ｆｉｇ．１Ｔｈｒｅｅｌｉｇｈｔｎｉｎｇｓｔａｋｅｗａｖｅ．Ｎｉｌｃｕｌ￣ｅ８表３电击参数Ｔａｂｌｅ３Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇｓｔｒｉｋｅｐａｒａｍｅｔｅ￣将试验件放在一个矩形的铜板上，铜板由两根圆杆固定。ｃ型铝合金部件一端安装于圆形铜板底部，另一端通过螺纹与铜触头相连。铜触头与试验件之间的距离为１．５ｍｍ，使得放电过程为电弧放电，与雷电流直接效应的作用过程一致。实验中为了记录脉冲电流的大小，在ｃ型部件处安装了一个电流变压器，同时安装了一个示波器以测量波形参数，示波器测量的数据为电压波形，要对数据进行转换以得到电流形式的波形。试验件的底部与铜片连接接地。３雷击损伤特性分析３．１直观分析通过观察４５。试样件在受到３８ｋＡ、３２ｋＡ和２２ｋＡ三种等级雷电冲击瞬间不同时刻的破坏形态发现，放电瞬间伴随有巨大的爆炸声，并在试样表面靠近击发触头的位置产生了可见、刺鼻的气体。在３８ｋＡ与３２ｋＡ冲击下，试样表面产生了显著的火花与∞：盆如∞ｍＯ姜爆脚咖伽２０１６年第ｌ０期玻璃铜／复合材料６７火焰烧蚀现象，而这些现象在２２ｋＡ雷击下并没有发现。通过观察捕捉到的３０。试样件受到３８ｋＡ雷电冲击时的表面烧蚀瞬态图可以发现，雷电附着材料区域的碳纤维束发生显著的断裂与张ｌ：。纤维的尖端被高温点燃产生火焰，并沿着铺层方阳扩展。试样表面的树脂基体在高温下发生了大面积的热解退化反应，使内部包裹的大量纤维束暴露在外、如图２所示为两种铺层试样件受到３８ｋＡ、３２ｋＡ和２２ｋＡ三种等级雷电冲击后的表面破坏形态图．．图２两种铺层试样件在不Ｍ幅值甫＿乜ｈ｛击后表面破坏形态’Ｆｉｇ．２ＴｈｅＳＬ１ｒｆｌｌｌ２ｅｄａｍａｇｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｔ１ｗｏｋｉｉｌｔｓ’ｏｆｐｉｅｃｅｓｏｆｌａｍｉｎａｔｅｓａｍｐｌｅｓａｆｔｅｒｄｉｆｆｅｉＰＪＩＩ’ａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｌｉｇｈｔｎｉｎｇＳＤｌｇｅ图３为阿种铺层在３８ｋＡ电击后的局部破坏放大图。采用图像处理技术可以将这破坏形态区分为两种：纤维破坏与树脂烧蚀破坏，如Ｌ殳ｊ４所示对于４５。试样，纤维破坏区域与树脂烧蚀破坏Ｉ域分别表现为圆形和菱形状；而对于３０。试样，纤维破坏区域与树脂烧蚀破坏区域则均表现为菱形状．这说明材料的铺层角度会影响电击对材料的破坏形念树脂基体热烧蚀纤维断裂及炸开纤维升华一～冲击破坏及纤维升华破坏图３［４５１／０／一４５１／９０ｊｓ铺层试样件（左图）与［３０／０１／一３０／９０］ｓ铺层试样件（ｆ图）在受到３８ｋＡ雷电冲击后的表面细部破坏特征‘Ｆｉｇ．３Ｏｖｍｌａｙ．ｔｈｅ［４５２／０１／一４５／９０：］ｓｌａｌｎｉＤｆｌｌｔ￣ｓｓｐｅｃｉｍｅｎ（１ｅｆｔ）ａｌｌｄ［３０２／０／一３０１／９０］ｓｌａｍｉｎａｔｅｓｐｅｃｉｍｅｎ（ｒｉｇｈｔ）ｉｎｔｈｅｓｕｒｆａ（～ｄｅｔａｉｌｈｖ３８ｋＡｌｉｇｌ＿１ｆｆ１ｉｇｉｍｐｕｌｓｅ＇ａｆｔｅｒｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｅｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ・Ｓ树脂烧蚀１）ｔ域树脂烧蚀【域轴（，、树脂烧蚀【ｘ域树Ｊｌ旨烧蚀域轴（，树脂烧蚀域Ｋ轴（，：）纤维破坏域树脂烧蚀域长轴（，）纤维破坏区域（ａ）１４５：０：４５９０１Ｉｓ３８ｋＡ（ｂ１【３（）／０３９０Ｉｓ３８ｋＡ“Ｉ４Ｉ埘ｆＪ钉｝ｉＪ试样ｆ，｝：受０３８ｋＡＩＵⅡ｝表Ｉｆ破坏种炎分析’Ｆｉｇ．４ＳｌＵⅢ’‘（ｋａａｎａ］￣ｓｉｓＵｆ｜ｗｏｌｅｓｌｐｉｅ（Ｐｓ‘ｓｕｌ＠ｃｔｅｄＩｏ３８ｋＡＩｉｇｈｌｎｉｎｇｓｔｌｉｋｅ本实验『ｆ１４５。试样受到３８ｋＡ电击冲ｈ，雷｝Ｕ附荇材料域均产Ｊ刷烈ｆ１％￣ｔ－维破坏，纤维破坏区域则局限一个为２２ｔ１ＩＩＩ的肜城内（图２），伴村少的纤维爆裂，殳『Ｉ３（序『皋Ｉ）所示。这种著的纤维破坏蓐足｝｛｛试样的铺角度、层厚度以及增纤维的结构所决定的、试样…所川纤维厚度为０．２５ｎｌｌｌｌ，！较的抗雷击特，同时，编织碳纤维布纬向的龙纤维¨丁以较…好地限制碳纤维的外门发，进降低纤维破坏而积。４５。试样什不，３（）。试样件的纤维破坏域‘…旱现ｆｆＩ菱形形状，其Ｋ对『ｆｊ线纤维办一敛，如图‘４（ｂ）所爪：此外，从图３（剞）ｆｌＪ以行剑，ｌｉ＂电附着域附近，夫纤维束发，１ｉＪ断裂．ｊ升华，并延伸到试样件内部棚反，仔一个确定的纤维破坏长度，如４（Ｉ）Ｉｆ】的，Ｊ！所示这脱象表明小同的‘铺层ｉ￣ｉｌ－会）（、Ｊ甫｝Ｕ广：｛三／ｆＩ州的响心、绕着纤维破坏Ｉ）５＝域仃在符一片色的火树脂包裹的纤维束轮廓，这一区域被称为树脂烧蚀破坏域，女ｌ１图２所示经过图像处州，ＩｌＩ４ＩＩｆ以看ｆ对于４５。和３０。试样什，树脂烧蚀域均ｊ脱出菱形形状如果将菱形的Ｋ埘角线对『『】线定义为，Ｊ与，Ｊ！，可以发现埘ｒ４５。铺的试样ｆ＇＇Ｅｅｅａ过２２ｋＡ、３２ｋＡ３８ｋＡ的ｆＵ．｛ｒ｝Ｊ，，Ｊ，均为，Ｊ，的２倍；而３０。铺层的试样什９｛ｌｊ小仔这种火系。此外，同一电流等级的冲Ｆ，两种铺试样件的Ｌ几乎卡『ｊ等，女¨表４所示、此外，菱形烧蚀域的长对角线＿－ｊＡ纤维方向一致，以ｌＵｌ；ｆｊ符点为原点延伸＿ｒ卡｝ｊＫ的一段距离（４５。试惮，，Ｊ．＝ｌ（）（）ｎｉｌｉ１；３０。试样，，｜．＝９８ｌｌｌｌｎ）这一现象Ｊ外『从ｊ篇研究结２－Ｉ卜妤＿ｆ＝ｌ＝ｉ反，其树脂烧蚀Ｉ域仍然沿‘‘着纤维力向扩腱导致这种篪的ｆ＾４Ｉ，ｊ能主要来自相心研究中所使川的不川材料炎ＦＲＰ／ＣＭ２０ｌ６．Ｎｏ．１０６８编织碳纤维复合材料雷击损伤特性研究表４两种铺层试样件树脂烧蚀区域尺寸Ｔａｂｌｅ４Ａｂｌａｔｅｄａｒｅａｓｉｚｅｐｉｅｃｅｓｔｗｏｌａｍｉｎａｓｐｅｃｉｍｅｎｓ３．２超声扫描分析采用超声扫描法对试样件的内部破坏进行分析。图５给出了两种铺层试样件在受到２２ｋＡ、３２ｋＡ与３８ｋＡ雷电冲击后的内部破坏ｃ扫结果图。黑色轮廓代表的是内部分层破坏区域。此外，每个试样件对应的树脂烧蚀破坏轮廓也叠加在图上以便进行对比。由图５（ａ）、图５（Ｃ）、图５（ｅ）可以看出，对于４５。试样件，随着雷电冲击强度的增加，分层破坏区域也随之变大，并同时沿着纤维与垂直纤维的方向扩展，但都保持在树脂烧蚀区域之内。雷电冲击沿材料的厚度方向仅深入到前两个４５。子层。因此，破坏区域仅沿着４５。疗向扩展。而垂直纤维方向的破坏扩展很可能是由于二次扫掠放电烧蚀＿ｒ这个方向的树脂耩体使其转变为气态，进而引起了剧烈的内爆，导致垂直纤维方向的内部分层扩展。这些结果表明，虽然本实验使用的试样件能够在某种程度上限制雷电对其内部的破坏，但它的作用效果与专门设计有保护层的复材结构存在不小差距，需要进一步优化材料配方与结构设计。刳５两种铺层试样件在不同幅值雷电冲击后的内部破坏形态‘Ｆｉｇ．５ｂｍｅｒｄａｍａｇｅａｎａｌｙｓｉｓ）ｆｔｗｏｔｅｓｔｐｉｅｃｅｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔ０３８ｋＡｌｉｇｈｔｎｉｎｇｓｔｒｉｋｅ图５（１）、图５（ｄ）、图５（ｆ）显示在同等程度雷电冲击条件下，不同于４５试样件，３０。试样件内部沿ＦＲＰ／ＣＭ２０ｌ６．Ｎｏ．１０纤维与垂直纤维的方向产生－ｒ一个更大的分层破坏区域。破坏形状也与４５。试样存在不同，其沿着纤维方向有相对更长的破坏扩展。这表明铺层角度对材料的内部破坏也有一定影响。焦耳热是引起试样件内部分层破坏的主要原因。当雷电冲击发生时，试样表面附着区域的温度达到了３５００Ｋ，这一温度足以烧蚀试样表面的树脂基体并使内部纤维束发生升华，形成一个缺【＿Ｊ【＿后续的雷电电流不断地从这一缺口进入试样内部并借助于碳纤维良好的导电性沿着纤维方向传导。在这一过程中，纤维表面产生的焦耳热会严重破坏纤维与树脂的粘结界面，以及单层与单层问的树脂结合面。这些树脂基体在高温下受到热一力耦合作用破裂，凝聚为细小颗粒并进一步热解、烧蚀成气态物质聚集并约束在层问和单层面内的纤维／树脂界面问。最后，当气体浓度聚集到一定程度时，在高温、高压及有限空间的环境刺激下便发生了内部爆炸，导致大面积的分层破坏现象，形成如图３所示的破坏形态。４结论（１）两种试样件在雷电冲击后表现出的不同纤维破坏及内部分层破坏形态主要是由其不同的铺层角度所决定的，树脂在焦耳热效应作用下产生的热解气体含量是引起材料内部破坏的关键因素；（２）对于本实验中使用的两种铺层试样件，其厚向破坏深度是相同的，都深入到第三层的０。铺层。对于３０。试样件，由纤维引起的焦耳热效应将热解气体约束在一个靠近０。的细长平行四边形单元内；对于４５。试样件，由于夹角的变大使热解气体分散在一个较大的平行四边形区域内。当爆炸发生时，受空间的限制，３０。试样件对应的爆炸强度更高，产生的破坏面积更大；而４５。试样件因其更大的空Ｉ＇Ｂ】容量，降低了爆炸产生的威力，则由此产生的破坏区域也随之变小；（３）纤维破坏可以被看作试样件内部气体爆炸产生的外部反应。它由一系列诸如纤维升华引起的表面退化、雷电激波以及焦耳热的耦合效应所控制、对于４５。试样件，其准各向同性性质决定ｒ其内部热解气体的爆炸作用只能，｛三成一个唰形的纤维破坏区域。然而，对于３０。试样件，趋向于０。的热解气体分布强化了沿纤维方向的纤维破坏作用；（４）两种试样件产牛的垂直纤维方向的菱形树２０１６年第１０期玻璃钢／复合材料６９脂烧蚀区域是由于尼龙纤维易燃烧的特性引导雷击产生的高热量沿此方向传导的结果。参考文献［１］ＧｉｌｂｅｒｔＢＰ，ＵｎｄｅｒｈｉｌｌＩＤ，ＢｍＨｅ￣ｓＨ，ｅｔａ１．Ｖｅｎｅｅｒｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｈｏｌｌｏｗｕｔｉｌｉｔｙｐｏｌｅｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｆｒｏｍｈａｒｄｗｏｏｄｐｌａｎｔａｔｉｏｎｔｈｉｎｎｅｄ—ｔｒｅｅｓ［Ｊ］．ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１５，６６：４５８４６６．［２］ＫｈａｌｉｌｉＳＭＲ，ＳａｂｏｏｒｉＢ．ＴｒａｎｓｉｅｎｔｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔａｐｅｒｅｄＦＲＰ—ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｏｌｅｓｕｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１０，９２（２）：２７５－２８３．［３］ＦａｍＡ，ＫｉｍＹＪ，ＳｏｎＪＫ．Ａｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｉｎｔｏｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｆｒｅｅｅｎｄｔｕｂｕｌａｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｏｌｅｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏａｘｉａｌａｎｄｌａｔｅｒａｌ——ｌｏａｄｓ［Ｊ］．ＴｈｉｎＷａｌｌｅｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１０，４８（８）：６５０６５９．—［４］ＦａｒｎＡ，ＳｏｎＪＫ．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｈｏｌｌｏｗａｎｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｉｌｌｅｄｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｔｕｂｅｓｉｎｆｌｅｘｕｒｅ：Ｏｐｔｉｍａｚａｔｉｏｎｏｆｐａｒｔｉａｌｆｉｌｌｉｎｇａｎｄａｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｐｏｌｅｓ［Ｊ］．２００８，３０（１０）：２６６７－２６７６．［５］邓世聪，刘庭，李汉明，等．１１０ｋＶ架空输电线路复合材料杆塔的材料、电气和机械特性试验［Ｊ］．南方电网技术，２０１１，５（３）：—３６４Ｊ０．［６］曹宁．１１０ｋＶ输电线路复合材料杆塔的应用研究［Ｄ］．广东：华南理工大学，２０１２．［７］胡毅，刘庭，刘凯，等．１１０ｋＶ输电线路复合材料杆塔特性试验—研究［Ｊ］．高电压技术，２０１１，３７（４）：８０１８０８．［８］张恩铭．１１０ｋＶ新型ＦＲＰ电杆的结构设计［Ｄ］．吉林：东北电力大学，２０１３．［９］张磊，孙清，赵雪灵，等．纤维增强树脂基复合材料输电杆塔材料选型［Ｊ］．电力建设，２０１１（２）：１－５．［１Ｏ］龚靖，张恩铭，祁西汉，等．新型ＦＲＰ绝缘电杆结构优化设计［Ｊ］．电工电能新技术，２０１４，３３（１）：７６－８０．［１１］迟兴江．新型绝缘输电杆塔的研究［Ｄ］．吉林：华北电力大学．２０１２．［１２］唐波，文远芳，邓建刚．一种基于ＦＲＰ材料的新型输电杆塔研究［Ｊ］．电工电能新技术，２０１０（３）：１６．２１．［１３］ＣｈｅｍａｒｔｉｎＬ，ＬａｌａｎｄｅＰ，Ｐｅ￣ｏｕＢ，ｅｔａ１．Ｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔｓｏｆｌｉｇｈｔｎｉｎｇｏｎａｉｒｃｒａｆｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｔｈｅｒｍａｌ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａ—ｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＬａｂ．，２０１２，５：—ＡＬ０５０９，１－１５．『１４］ＦｅｒａｂｏｌｉＰ，ＭｉｌｌｅｒＭ．Ｄａｍａｇｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｔｏｌｅｒａｎｃｅｏｆｃａｒｂｏｎ／ｅｐｏｘｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｕｐｏｎｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｄｌｉｇｈｔｎｉｎｇｓｔｒｉｋｅ—［Ｊ］．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：ＰａｒｔＡ，２００９，４０（６）：９５４９６７．［１５］ＫａｗａｋａｍｉＨ，ＦｅｒａｂｏｌｉＰ．Ｄａｍａｇｅｏｆｃａｒｂｏｎ／ｅｐｏｘｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｌａｔｅｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｉｍｐａｃｔａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｌｉｇｈｔｎｉｎｇ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ—ｏｆＡｉｒｃｒａｆｔ，２０１０，４７（３）：９９９１０１２．［１６］ＨｉｒａｎｏＹ，ＫａｔｓｕｍａｔａＳ，１ｗａｈｏｒＹ，ｅｔａ１．Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｌｉｇｈｔｎｉｎｇｔｅｓｔｉｎｇｏｎｇｒａｐｈｉｔｅ／ｅｐｏｘｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：ＰａｒｔＡ，２０１０，４１（１０）：１４６１・１４７０．［１７］付尚琛，周颖慧，石立华，等．碳纤维增强复合材料雷击损伤实—验及电一热耦合仿真［Ｊ］．复合材料学报，２０１５，３２（１）：２５０２５９．［１８］刘志强，岳珠峰，王富生，等．不同防护形式复合材料板雷击损伤分区特性［Ｊ］．复合材料学报，２０１５，３２（１）：２８４－２９４．［１９］刘志强．雷电环境下复合材料层合板电一磁一热－结构耦合效应研究［Ｄ］．西安：西北工业大学，２０１４．［２０］胡好，姚红，司晓亮，等．飞机复合材料板雷电损伤的试验研—究［Ｊ］．合肥工业大学学报，２０１４（４）：４０２４０６．［２１］赵金龙，陈晓宁，张云生，等．玻璃纤维复合材料雷击破损仿—真与试验［Ｊ］．玻璃钢／复合材料，２０１５（１）：４２４７．［２２］朱健健，李梦．航空复合材料结构雷击损伤与雷击防护的研究—进展［Ｊ］．材料导报，２０１５，２９（９）：３７４２．［２３］ＨａｎＪＨ，ＺｈａｎｇＨ，ＣｈｅｎＭＪ，ｅｔａ１．Ｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｂｕｃｋｙｐａｐｅｒａｎｄｉｎｓｕｌａｔｉｎｇａｄｈｅｓｉｖｅｆｏｒｌｉｇｈｔｎｉｎｇｓｔｒｉｋｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ／ｅｐｏｘｙｌａｍｉｎａｔｅｓ［Ｊ］．Ｃａｒｂｏｎ，２０１５，—９４：１０１１１３．’ＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＤＡＭＡＧＥＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳＯＦＣＡＲＢＯＮＷｏＶＥＮＡＢＲＩＣ／ＥＰＯＸＹＬＡＭＩＮＡＴＥＳＳＵＢＪＥＣＴＥＤＴＯＳＩＭＵＬＡＴＥＤＬＩＧＨＴＮＩＮＧＳＴＲＩＫＥ—ＨＵＡＮＧＬａｉ，ＬＩＹｉｃｈａｏ，¨，—ＣＨＥＨｏｎｇｗｅｉ，ＺＨＯＵＴｉｎｇ（１．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＨｕｎａｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏｍｐａｎｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００７，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；３．ＴｈｅＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｉｇｉｔａｌＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓｔｈｅｄａｍａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｗｏｓｔａｃｋｉｎｇｓｅｑｕｅｎｃｅｄｃａｒｂｏｎｗｏｖｅｎｆａｂｒｉｃ／ｅｐｏｘｙｌａｍｉｎａｔｅｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｖｅｌｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｌｉｇｈｔｎｉｎｇｓｔｒｉｋｅ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒ－—ｔｉｅｓｏｆｐｏｓｔｌｉｇｈｔｎｉｎｇｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｒｅｔｈｅｎｓｔｕｄｉｅｄ．Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆｌｉｇｈｔｎｉｎｇｓｔｒｉｋｅｄａｍａｇｅｈａｖｅｂｅｅｎｆｏｒｍｅｄ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｔｒｉｋｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｅｈａｖｉｏｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｈｏｗｎｆｏｒｔｈｅｓｅｔｈｒｅｅｄａｍａｇｅｆｏｒｍｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ．ｓｔａｃｋｉｎｇｓｅｑｕｅｎｃｅｈａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅａｒｅａｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ．ＳＥＭｓｈｏｗｓｔｈａｔ—ｔｈｅｒｅｓｉｎ／ｆｉｂｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｂｏｎｄｉｎｇｉｓｓｅｖｅｒｅｌｙｄａｍａｇｅｄｂｙａｔｈｅｒｍａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｄｕｅｔｏｌｉｇｈｔｎｉｎｇｓｔｒｉｋｅｉｎｆｌｉｃ－ｔｉｏｎ．Ｆｏｒｂｏｔｈｏｆｔｈｅｔｗｏｓｔａｃｋｉｎｇｓｅｑｕｅｎｃｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓ，ｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｄｅｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｉｎ－ｃｒｅａｓｅｎｕｍｂｅｒｏｆｌｉｇｈｔｎｉｎｇｓｔｒｉｋｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｃｓａｒｅｑｕｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒｔｈｅｔｗｏｋｉｎｄｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆａｂｒｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｌｉｇｈｔｎｉｎｇｓｔｒｉｋｅ；ｄａｍａｇｅｍｅｃｈａｎｉｃｓ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ慨