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原文传递单一雷电流分量作用下碳纤维复合材料雷电损伤多因素评估方法

专利名称：	单一雷电流分量作用下碳纤维复合材料雷电损伤多因素评估方法
摘要：	本发明公开一种单一雷电流分量作用下碳纤维复合材料雷电损伤多因素评估方法，将雷电流幅值、上升速率、电荷转移量、比能量以及作用间隙距离作为单一雷电流分量作用下碳纤维复合材料雷电损伤的影响因素，最终获得雷电流分量的各种影响因素与碳纤维复合材料雷电损伤面积、损伤深度的大样本实验数据，在此基础上，建立碳纤维复合材料雷电损伤面积、损伤深度的多因素评估模型，获得碳纤维复合材料雷电损伤面积、损伤深度的多因素的影响因子，获得碳纤维复合材料雷电损伤面积、损伤深度与多因素的影响因子及其之间的数学表达式，探究碳纤维复合材料的雷电损伤机理，为碳纤维复合材料层合板配方、工艺的研究提供理论依据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安交通大学
发明人：	孙晋茹;姚学玲;陈景亮
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201811488121.X
公开号：	CN109765268A
代理机构：	北京市诚辉律师事务所
代理人：	范盈
分类号：	G01N27/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	710049 陕西省西安市碑林区咸宁西路28号西安交通大学
主权项：	1.单一雷电流分量作用下碳纤维复合材料雷电损伤多因素评估方法，其特征在于：将单一雷电流幅值、上升速率、电荷转移量、比能量以及作用间隙距离作为单一雷电流A分量、Ah分量或D分量作用下碳纤维复合材料雷电损伤的影响因素，最终获得单一雷电流分量作用下各种影响因素与碳纤维复合材料雷电损伤面积、损伤深度的大样本实验数据，在此基础上，建立碳纤维复合材料雷电损伤面积、损伤深度的多因素评估模型，获得碳纤维复合材料雷电损伤面积、损伤深度的多因素的影响因子，为碳纤维复合材料层合板配方、工艺的研究提供理论依据。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具体包括如下步骤：步骤一、在作用间隙距离一定的情况下，施加不同幅值的雷电流分量，获得不同幅值雷电流作用下碳纤维复合材料雷电损伤面积、损伤深度的实验数据样本；步骤二、施加相同幅值的雷电流分量，获得不同作用间隙距离条件下碳纤维复合材料雷电损伤面积、损伤深度的实验数据样本；步骤三、根据步骤一和步骤二所得到的实验数据样本，建立碳纤维复合材料损伤深度与损伤面积的评估模型，获得碳纤维复合材料雷电损伤深度、损伤面积与雷电流分量的峰值、上升速率、转移电荷量、比能量以及作用间隙距离之间的相关规律及其影响因子。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤一包括如下步骤： 1.1)、固定碳纤维复合材料雷电损伤测试的作用间隙距离，间隙距离在1-10mm之内选定； 1.2)、设置破坏性雷电流分量作用的电流范围，在100kA或200kA范围内至少设置5个测试点； 1.3)、控制雷电流单一分量发生电路输出初始电流值Idess1，对被试碳纤维复合材料进行雷电损伤试验，测量和存储流经被试品的雷电流(Idess1)及试品两端的电压(Udess1)，并采用C/B扫描成像得到碳纤维复合材料的雷电损伤面积S dess1和损伤深度D dess1； 1.4)、控制雷电流单一分量发生电路输出第二个测试值Idess2，对被试碳纤维复合材料进行雷电损伤试验，测量和存储流经被试品的雷电流(Idess2)及试品两端的电压(Udess2)，并采用C/B扫描成像得到碳纤维复合材料的雷电损伤面积S dess2和损伤深度D dess2； 1.5)、判断破坏性雷电流测试值是否达到终止电流值？如果电流值未达到终止电流值，则控制雷电流单一分量发生电路输出下一个测试值，……，直至测试电流达到终止电流值，测量和存储流经被试品的雷电流(Idessn)及试品两端的电压(Udessn)，并采用C/B扫描成像得到碳纤维复合材料的雷电损伤面积Sdessn和损伤深度Ddessn。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤二包括如下步骤： 2.1)、设定碳纤维复合材料雷电损伤测试的作用间隙距离，间隙距离在1-10mm之内选定，作用间隙距离选定3-5个作用间隙距离点； 2.2)、在100kA或200kA范围内设置破坏性雷电流分量作用的电流幅值； 2.3)、调整作用间隙距离至第一个设置值d1； 2.4)、控制雷电流单一分量发生电路输出电流值40kA，对被试碳纤维复合材料进行雷电损伤试验，并采用C/B扫描成像得到碳纤维复合材料的雷电损伤面积S desd1和损伤深度Ddesd1； 2.5)、调整被试碳纤维复合材料雷电流分量雷电损伤的作用间隙距离至第二个作用间隙距离d2； 2.6)、重复上述步骤4)，获得(S desd1，D desd1)、(S desd2，D desd2)、……、直至(S desdm，Ddesdm)。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤三包括如下步骤： 3.1)、对获得的碳纤维复合材料破坏性雷电损伤面积和雷电损伤深度(S dess1，D dess1)、(S dess2，D dess2)、……直至(S dessn，D dessn)测试数据进行分析处理，建立碳纤维复合材料雷电损伤面积、损伤深度与雷电流分量的幅值、上升速率、电荷转移量、比能量等参数之间的雷电损伤评估模型； 3.2)、对获得的碳纤维复合材料破坏性雷电损伤面积和雷电损伤深度(S desd1，D desd1)、(S desd2，D desd2)、……、直至(S desdm，D desdm)测试数据进行分析处理，将作用间隙距离的影响因子作用上述步骤3.1)得到的雷电损伤评估模型进行修正，最终得到碳纤维复合材料雷电损伤的多因素影响因子。 6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：碳纤维复合材料的雷电损伤面积和损伤深度与雷电流分量参数的关系如公式(1)、(2)所示：公式(1)、(2)中，k1s、k2s、k3s分别为雷电流分量的上升速率、电荷转移量、比能量对碳纤维复合材料雷电损伤面积的影响因子；k1d、k2d、k3d分别为雷电流分量的上升速率、电荷转移量、比能量对碳纤维复合材料雷电损伤深度的影响因子；ZR为与雷电流分量的峰值相对应的动态阻抗；考虑作用间隙距离对碳纤维复合材料雷电损伤的影响作用，碳纤维复合材料的雷电损伤面积和损伤深度与雷电流分量参数的关系如公式(3)、(4)所示：
所属类别：	发明专利