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原文传递考虑碳纤维复合材料非线性阻抗的多重连续雷电流分量作用下雷电损伤的多因素评估方法

专利名称：	考虑碳纤维复合材料非线性阻抗的多重连续雷电流分量作用下雷电损伤的多因素评估方法
摘要：	本发明公开一种考虑碳纤维复合材料非线性阻抗的多重连续雷电流分量作用下雷电损伤的多因素评估方法，研究多重连续雷电流分量作用下，碳纤维复合材料雷电损伤的各种影响因素，获得碳纤维复合材料雷电损伤面积、损伤深度与多重雷电流分量的峰值、上升速率、转移电荷量、比能量、动态阻抗等影响因素之间的规律，在此基础上，建立多重连续雷电流分量作用下雷电损伤的多因素评估模型，获得碳纤维复合材料雷电损伤面积、损伤深度与多影响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：	姚学玲;孙晋茹;陈景亮;许雯珺
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201811488145.5
公开号：	CN109781786A
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.考虑碳纤维复合材料非线性阻抗的多重连续雷电流分量作用下雷电损伤的多因素评估方法，其特征在于：将包含雷电流A、B、C和D分量的多重连续雷电流的幅值、上升速率、电荷转移量、比能量以及作用间隙距离作为多重连续雷电流分量作用下碳纤维复合材料雷电损伤的影响因素，并且考虑碳纤维复合材料的非线性特性，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、损伤深度的多因素综合评估模型，获得碳纤维复合材料雷电损伤面积、损伤深度的多影响因素的影响因子，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、获得多重连续时序雷电流分量中各非破坏性雷电流分量作用下碳纤维复合材料的阻抗特性，并外推获得多重雷电流分量的电流测试点处的阻抗值；步骤二、在作用间隙距离一定的情况下，施加单一雷电流分量、两重雷电流分量、三重雷电流分量、四重雷电流分量、……、多重雷电流分量不同模组的多重连续时序雷电流分量，获得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、根据步骤二所得到的实验数据样本，建立多重连续时序雷电流分量作用下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、损伤面积与多重雷电流分量的峰值、上升速率、转移电荷量、比能量以及碳纤维复合材料动态阻抗之间的相关规律及其影响因子，进而获得考虑雷电流分量作用下碳纤维复合材料的非线性阻抗特性的影响因子。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤二包括如下步骤： 2.1)建立包含雷电流A、B、C和D分量的多重连续雷电流发生回路； 2.2)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； 2.3)设置多重连续雷电流试验中各雷电流分量的试验参数，每个雷电流分量至少设置3个试验电流点，雷电流A分量的电流范围在20-100kA以内设置；雷电流B分量的电流范围在0.2-1kA以内设置；雷电流C分量的电流范围在100-400A以内设置；雷电流D分量的电流范围在10-50kA范围内设置； 2.4)进行破坏性雷电流A分量的碳纤维复合材料雷电损伤试验，电流测试点为IA1、IA2和IA3，并用C/B扫描得到碳纤维复合材料的雷电损伤面积SA1、SA2和SA3和损伤深度DA1、DA2和DA3； 2.5)进行多重连续雷电流A+B分量的碳纤维复合材料雷电损伤试验，电流测试点为雷电流A分量IA1、IA2、IA3后续雷电流B分量IB1、IB2和IB3，并用C/B扫描得到碳纤维复合材料的雷电损伤面积SAB1、SAB2和SAB3和损伤深度DAB1、DAB2和DAB3； 2.6)进行多重连续雷电流A+B+C分量的碳纤维复合材料雷电损伤试验，电流测试点为雷电流A分量IA1、IA2、IA3后续雷电流B分量IB1、IB2和IB3，再后续雷电流C分量IC1、IC2和IC3，并用C/B扫描得到碳纤维复合材料的雷电损伤面积SABC1、SABC2和SABC3和损伤深度DABC1、DABC2和DABC3； 2.7)进行多重连续雷电流A+B+C+D分量的碳纤维复合材料雷电损伤试验，电流测试点为雷电流A分量IA1、IA2、IA3后续雷电流B分量IB1、IB2和IB3，再后续雷电流C分量IC1、IC2和IC3和雷电流D分量ID1、ID2和ID3，并用C/B扫描得到碳纤维复合材料的雷电损伤面积SABCD1、SABCD2和SABCD3和损伤深度DABCD1、DABCD2和DABCD3。 4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤三包括如下步骤： 3.1)对获得的多重连续雷电流分量作用下碳纤维复合材料的雷电损伤面积(SA1、SA2、SA3)、(SAB1、SAB2、SAB3)、(SABC1、SABC2、SABC3)、(SABCD1、SABCD2、SABCD3)和损伤深度(DA1、DA2、DA3)、(DAB1、DAB2、DAB3)、(DABC1、DABC2、DABC3)、(DABCD1、DABCD2、DABCD3)测试数据进行分析处理，建立多重连续雷电流分量作用下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、比能量之间的雷电损伤评估模型； 3.2)多重连续雷电流分量作用下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，k1As、k2As、k3As分别为雷电流A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；(k1Bs、k2Bs、k3Bs)、(k1Cs、k2Cs、k3Cs)、(k1Ds、k2Ds、k3Ds)分别为雷电流B分量、C分量、D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；同理，k1Ad、k2Ad、k3Ad分别为雷电流A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；(k1Bd、k2Bd、k3Bd)、(k1Cd、k2Cd、k3Cd)、(k1Dd、k2Dd、k3Dd)分别为雷电流B分量、C分量、D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； 3.4)考虑雷电流分量作用下碳纤维复合材料的非线性阻抗特性，上述公式变换为：其中，ZRA、ZRB、ZRC、ZRD分别为对应于雷电流A分量、B分量、C分量、D分量相应测试电流下对应的动态阻抗值； 3.5)根据多重连续雷电流分量作用下碳纤维复合材料雷电损伤面积和损伤深度，算出多重连续雷电流分量作用下碳纤维复合材料雷电损伤多因素评估的影响因子，并且根据雷电损伤面积、损伤深度与雷电流分量幅值、上升速率、比能量的关系紧密程度，将公式(3)、(4)进行简单优化，快速地对碳纤维复合材料的雷电损伤进行多因素评估。 5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1)通过增加碳纤维复合材料多重雷电流分量的测试样本，对雷电损伤的模型进行验证和修正。
所属类别：	发明专利