[发明专利]考虑非线性阻抗特征的碳纤维复合材料雷电损伤评估方法

权利要求书

1.考虑非线性阻抗特征的碳纤维复合材料雷电损伤评估方法，其特征在于：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，并且考虑碳纤维复合材料的非线性特性，用规定雷电流幅值下碳纤维复合材料的阻抗对比能量进行调控，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；

具体包括如下步骤：

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，选定3-5个作用间隙距离点；

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；

3)控制雷电流单一分量发生电路输出初始电流值I_des1，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(I_des1)及试品两端的电压(U_des1)，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_des11和损伤深度D_des11；

4)控制雷电流单一分量发生电路输出第二个测试值I_des2，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(I_des2)及试品两端的电压(U_des2)，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_des12和损伤深度D_des12；

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(I_des1n)及试品两端的电压(U_des1n)，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_des1n和损伤深度D_des1n；

6)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；

7)重复上述步骤2)至5)，获得(S_des21，D_des21)、(S_des22，D_des22)、……、(S_des2n，D_des2n)直至(S_desm1，D_desm1)、(S_desm2，D_desm2)、……、(S_desmn，D_desmn)；

8)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_des11，D_des11)、(S_des12，D_des12)、……、(S_des1n，D_des1n)直至(S_desm1，D_desm1)、(S_desm2，D_desm2)、……、(S_desmn，D_desmn)大样本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、损伤深度与雷电流单一分量的幅值、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，并求解碳纤维雷电损伤多因素的影响因子。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

考虑雷电流分量作用下碳纤维材料的非线性阻抗特性，将碳纤维复合材料的非线性阻抗引入到雷电损伤评估模型中，用规定雷电流分量作用下的非线性阻抗对比能量进行调控，得到碳纤维复合材料的雷电损伤面积和损伤深度与雷电流单一分量参数的关系如下面公式(1)、(2)所示：

公式(1)、(2)中，k_1s、k_2s、k_3s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；k_1d、k_2d、k_3d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；Z_R为与雷电流分量的峰值相对应的动态阻抗。