2023 Fiscal Year Annual Research Report
CFRP表面状態による着雷現象を反映した熱・電気連成解析に基づく被雷損傷モデル
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21K04488
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
岡田 孝雄 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (50392858)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小笠原 俊夫 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20344244)
宮木 博光 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究開発員 (80358704)
神山 晋太郎 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究開発員 (40916516)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 被雷損傷 / 着雷形態 / 表面状態 / ジュール発熱 / 熱分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に複合波形を用いた模擬雷撃試験を実施した試験片（T800/3900-2Bの擬似等方積層板）に対して、今年度はSAEの試験波形のD波形を元に修正を加えた修正D波形による模擬雷撃試験を行った。外観検査及び超音波探傷検査を行った結果、修正D波形による追加損傷はほとんど見られなかった。修正D波形から計算されるアクションインテグラルの値は、修正D波形により明らかな被雷損傷を生じることを示している。このため、修正D波形による雷電流は、複合波形による損傷範囲の最深部から板厚方向及び面内方向に通電するのではなく、複合波形による損傷範囲に残存する繊維を通じて面内に主に通電したため、板厚方向への通電が小さく、修正D波形による損傷がほとんど生じなかった可能性が示された。
また、昨年度は複合波形を用いて模擬雷撃試験を行ったが、今年度は、修正A波形を単独で用いた模擬雷撃試験を行った。外観検査及び超音波探傷検査を行った結果、Cuメッシュがない場合、複合波形による損傷範囲と、修正A波形単独の被雷範囲は、ほぼ同じ大きさであることが明らかとなった。また、高速度カメラによる着雷位置観察から、修正B, C波形による着雷は修正A波形による被雷損傷範囲内であることを確認した。加えて、複合波形による被雷損傷は、修正A波形単独の損傷範囲とほぼ同じであり、修正B, C波形が被雷損傷に与える影響は小さいことが明らかとなった。
さらに、汎用有限要素解析解析ソフトウェアABAQUSを用いて、雷電流の通電、ジュール発熱、熱伝導、熱分解を考慮したFEM解析モデルを構築し、複合波形で使用される雷電流を与えた場合の損傷予測を行った。
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