CN103048381A - 一种纤维复合材料抗雷击损伤性能的测试装置和测试方法 - Google Patents
一种纤维复合材料抗雷击损伤性能的测试装置和测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103048381A CN103048381A CN2013100161371A CN201310016137A CN103048381A CN 103048381 A CN103048381 A CN 103048381A CN 2013100161371 A CN2013100161371 A CN 2013100161371A CN 201310016137 A CN201310016137 A CN 201310016137A CN 103048381 A CN103048381 A CN 103048381A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lightning
- measuring instrument
- arc
- protective plate
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 230000006378 damage Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 41
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 33
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 32
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000011056 performance test Methods 0.000 claims description 19
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 18
- 208000025274 Lightning injury Diseases 0.000 claims description 14
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 4
- 239000010946 fine silver Substances 0.000 claims description 4
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 4
- 229920003225 polyurethane elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000005007 epoxy-phenolic resin Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 abstract description 10
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 abstract 1
- APTZNLHMIGJTEW-UHFFFAOYSA-N pyraflufen-ethyl Chemical compound C1=C(Cl)C(OCC(=O)OCC)=CC(C=2C(=C(OC(F)F)N(C)N=2)Cl)=C1F APTZNLHMIGJTEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000011157 advanced composite material Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000012113 quantitative test Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Relating To Insulation (AREA)
Abstract
本发明具体公开了一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置和测试方法,包括绝缘支架和引雷针,在绝缘支架的上面设有上绝缘防护板、下面设有下绝缘防护板,在下绝缘防护板上设有导流板,所述的导流板接地,所述的引雷针的一端穿过上绝缘防护板,伸入到导流板的上方,引雷针的高度由胶管和定距块共同控制,引雷针产生的雷击电弧由电弧附着块接收,并传递到复合材料试样上,同时用一组电压测量仪分别测量雷击过程中的电弧电压、复合材料试样电压和总电压及其变化,用电流测量仪测量雷击过程中的电流变化,定量分析雷击过程中的电弧能量、复合材料试样破坏所消耗的能量、接地流出能量以及总能量。同时用CCD摄像机自动记录雷击时的间隙放电、复合材料试样的冒烟着火以及各种动态变形现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料测试领域实验装置,尤其涉及碳纤维增强树脂基复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置和测试方法。
背景技术
随着航空制造技术的不断发展,无论军用飞机还是民用飞机都大量地使用了复合材料,尤其是高性能碳纤维复合材料,在“梦幻客机”波音787中复合材料用量更是高达50%。与传统金属材料相比,复合材料具有比强度和比模量高、密度低、可设计性强、抗疲劳性和耐腐蚀性好等性质,越来越多地被应用于航空航天工业中。
雷电是一种极具破坏力的自然现象。一般来说,1架飞机平均每3000飞行小时就有1次遭雷击的机会,尤其是在多雷雨地区。飞机遭受雷击的报道屡见不鲜。防雷性能和抗雷击损伤性能是飞机研发和生产中必须考虑的重要因素之一。
为了提高飞机的综合性能,减少飞机重量,现代大型客机越来越多地使用了先进复合材料。复合材料构件的大量使用明显地提高了飞机的综合性能,但是复合材料的导电性和导热性比金属材料差,且呈现各向异性的特点,雷击过程中释放的电流不能及时通过放电刷消除,滞留在复合材料构件上的电荷有可能冲过绝缘间隙,冲向导体,产生火花,甚至接触油箱而燃烧爆炸,使得飞机遭遇雷击后造成事故的可能性增大,因此复合材料构件的雷击防护问题引起了人们的特别关注。为了提高飞机安全性,复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试成为了重要课题。任何新型复合材料在飞机上应用前都必须经过雷击测试,波音、空客等飞机制造商都有复杂的雷击模拟与测试设备。在“大型飞机”国家重大专项以及材料技术“结构功能复合化”发展趋势的大背景下,对碳纤维复合材料进行抗人工雷击损伤性能测试,有助于改善其导电导热性能和材料设计,保证其在飞机上应用的安全性。
雷电是瞬间放电现象,电压极高(几十万伏),电流极大(几万安培),破坏作用强,实验室和飞机制造商通过高电压或高电流发生设备来人工模拟自然界的雷击过程,用来测试复合材料的抗雷击能力,以此改善材料性能。人工模拟材料遭受雷击过程需要两部分实验装置:人工雷电发生设备(例如,冲击电压发生器SJTU-3000kV)和试样测试装置。冲击电压发生器和冲击电流发生器可产生符合IEC60060-1、IEC61000-4-5、DL/T848.5-2004、GB/T311、GB/T16927.1-1997等标准的人工模拟雷电,用于材料和器件雷击测试。人工模拟雷电会产生高电压或高电流,实验的危险性高、特殊性强,不能使用传统的固定和支撑机构、导电电路、绝缘防护机构、测试仪表等组成的测试装置。为了充分保障安全性,设计一种可靠、方便的碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置显得十分必要。
发明内容
本发明为解决上述技术问题,提供一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置和测试方法。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
本发明的碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置,包括绝缘支架、引雷针和人工雷电发生设备,在绝缘支架的顶部设有上绝缘防护板、底部设有下绝缘防护板,在下绝缘防护板的上表面上设有导流板,所述的引雷针的一端穿过上绝缘防护板,伸入到电弧附着块的上方,引雷针的另一端与人工雷电发生设备相连,且连接的电路上设有电流测量仪,所述的导流板上面设电弧附着块,所述的导流板、电弧附着块均接地,所述的电弧附着块与接地端之间设有第一电压测量仪;且电弧附着块与人工雷电发生设备连接,且连接线路上也设有第二电压测量仪,所述的人工雷电发生设备与第三电压测量仪并联。
所述的导流板承载碳纤维复合材料试样,在碳纤维复合材料试样上粘结电弧附着块,从电弧附着块上引出导线以测试电压,同时使导流板可靠接地。
所述的绝缘支架上设有可视窗口,与可视窗口相对应的位置设有CCD摄像机,且所述的CCD摄像机设于绝缘支架的外面。
所述的引雷针穿过上绝缘防护板的部分套有绝缘胶管。
所述的引雷针放电产生电弧,电弧由碳纤维复合材料试样上的电弧附着块接收,并传递给待测复合材料试样。
所述的上、下绝缘防护板的中心加工有通孔。
所述的导流板和引雷针均采用导电和导热性好的纯铜材料,电弧附着块采用纯银材料,定距块用不锈钢材料。
所述的绝缘胶管采用的材料是聚氨酯弹性体。
所述的上绝缘防护板、下绝缘防护板、绝缘支架,都采用高强度环氧树脂或酚醛树脂材料。
利用所述的装置进行碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能测试,包括如下步骤:
(1)准备试验装置
(1-1)将下绝缘防护板放置在实验台上,依次放置导流板和绝缘支架。
(1-2)将待测的复合材料试样放置在导流板的上表面中心,然后固定,复合材料试样上放置电弧附着块,并在电弧附着块和引雷针之间按照设计间距放置好定距块。
(1-3)将胶管插入上绝缘防护板的中心通孔内,使两者紧密接触并可靠固定。
(1-4)将上绝缘防护板放置在两块并列的绝缘支架上,调节位置使胶管位于定距块的正上方。
(1-5)在胶管内自上而下插入引雷针,直到引雷针的尖端与定距块的上表面接触,固定引雷针,防止下滑或偏斜。
(1-6)按照图1所示的电路,连接导流板、引雷针、电弧附着块、电流测量仪、电压测量仪和人工雷电发生设备之间的导线/接地线,连接好CCD摄像机。
(1-7)抽去定距块,打开CCD摄像机,进行雷击测试。
(2)测量试验数据,计算雷击放电能量
(2-1)用一组电压测量仪分别测量雷击过程中的电弧电压、复合材料试样电压和总电压及其变化,用电流测量仪测量雷击过程中的电流变化。
(2-2)雷击过程中的总能量Eall用第三电压测量仪、电流测量仪的数据计算得到,Eall=∫u0idt,式中u0表示第三电压测量仪测得的某一时刻的瞬态电压,i表示某一时刻的瞬态电流,t表示雷击放电时间。
(2-3)电弧能量Earc由第二电压测量仪、电流测量仪的数据计算得到,Earc=∫u1idt,式中u1表示第二电压测量仪测得的某一时刻的瞬态电压,i表示某一时刻的瞬态电流,t表示雷击放电时间。
(2-4)试样破坏所消耗能量Edis由第一电压测量仪、电流测量仪的数据计算得到,Edis=∫u2idt,式中u2表示第一电压测量仪测得的某一时刻的瞬态电压,i表示某一时刻的瞬态电流,t表示雷击放电时间。
(2-5)总能量Eall的消耗包括如下三部分:电弧能量Earc、试样破坏所消耗的能量Edis、接地流出能量和线路损耗Eout,即Eall=Earc+Edis+Eout。
本发明的有益效果是:
本装置中的部件均可靠连接在一起,零部件可以互换,易于更换各个零部件、精确调节引雷针和待测试样之间的距离,还可以高效、方便地更换测试试样,并测试各种几何尺寸、不同种类的复合材料。
上绝缘防护板、下绝缘防护板、绝缘支架,都采用绝缘性好的高强度环氧树脂或酚醛树脂材料,内部含绝缘性好的玻璃纤维布,耐高温,耐高压,使用寿命长,尺寸稳定。
上、下绝缘防护板的中心均加工有通孔,绝缘支架上加工有可视窗口,便于CCD摄像机录制雷击现象。
导流板和引雷针均采用导电和导热性好的纯铜材料,对表面磨削处理。铜板用于放置复合材料试样和可靠接地;引雷针用于产生雷击电弧。
电弧附着块采用导电和导热性都极好的纯银材料,接收引雷针产生的电弧并转移到复合材料试样上,同时连接电压测量仪,用来测量电弧电压和复合材料试样电压。
把引雷针可靠固定于上绝缘防护板的胶管采用高性能的聚氨酯弹性体,其可以和引雷针紧密地接触,依靠静摩擦力防止引雷针的滑移错位。同时,配合定距块,可以方便、精确地调控引雷针与电弧附着块之间的距离,用来研究引雷针的放电尖端和电弧附着点之间的法向距离对电弧以及复合材料雷击损伤的影响。
定距块为用不锈钢材料磨削的长方体,这些定距块的高度不同,用于精确调节引雷针的放电尖端与电弧附着块之间的距离。
为了计算雷击过程的能量转换关系,使电压电流测量仪与人工雷电发生器(高电压发生器或高电流发生器)连接,并连接计算机,自动记录放电过程的电压电流大小和波形。
CCD摄像机用来自动记录雷击时的间隙放电、复合材料试样的冒烟着火以及各种动态变形现象。
通过本装置,可以研究复合材料的人工雷击损伤过程,从而定量测试复合材料的抗雷击损伤性能。该测试装置结构可靠、操作安全方便,能够准确评估碳纤维复合材料的雷击损伤阻抗和损伤容限,促进碳纤维复合材料的深入研究,改善碳纤维复合材料的性能。
研究的方面如下:
1.材料物理参数(各向异性的电导率、热导率、比热容),试样几何参数(长度、宽度、高度),材料制备工艺参数(铺层角度、铺层厚度、纤维体积分数)等诸多因素对碳纤维复合材料的人工雷击损伤的影响;
2.复合材料试样发生人工雷击损伤的破坏形貌(深度、面积、位置、形状等)和损伤机理;
3.引雷针的放电尖端和复合材料试样之间的距离对电弧以及复合材料雷击损伤的影响;
4.人工模拟雷击的能量、电压和电流大小以及电压电流波形对碳纤维复合材料的人工雷击损伤的影响;
5.定量分析一次雷击放电总能量、电弧能量、复合材料破坏能量和接地流出能量大小,定量比较各部分能量占总能量的比例,揭示复合材料破坏能量与损伤程度的定量关系。
以实验研究为基础,分析雷击过程各种因素,探讨雷击对复合材料的破坏机理,建立碳纤维复合材料的人工雷击损伤的数学模型,优化设计复合材料的抗雷击损伤性能,为碳纤维复合材料在航空航天上的应用提供实验数据和理论依据,从而促进复合材料在我国航空航天、汽车、建筑、风电等领域的应用和推广。
附图说明:
图1是本发明的碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置的结构示意图。
图中,1、引雷针;2、胶管;3、上绝缘防护板;4、绝缘支架;5、电弧附着块;6、复合材料试样;7、CCD摄像机;8、导流板;9、下绝缘防护板;10、电流测量仪;11、人工雷电发生设备;12、第三电压测量仪,13、第二电压测量仪;14、第一电压测量仪;15、通孔;16、定距块。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明进行详细说明:
本发明的碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置,包括绝缘支架4、引雷针1和人工雷电发生设备11,在绝缘支架4的顶部设有上绝缘防护板3、底部设有下绝缘防护板9,在下绝缘防护板9的上表面上设有导流板8,所述的导流板8上面设电弧附着块5,所述的引雷针1的一端穿过上绝缘防护板3,伸入到电弧附着块5的上方,引雷针1的另一端与人工雷电发生设备11相连,且连接的电路上设有电流测量仪10,所述的导流板8、电弧附着块5均接地,所述的电弧附着块5与接地端之间设有第一电压测量仪14;且电弧附着块5与人工雷电发生设备11连接,且连接线路上也设有第二电压测量仪13,所述的人工雷电发生设备11与第三电压测量仪12并联。
所述的导流板8承载复合材料试样6。绝缘支架4上设有可视窗口,与可视窗口相对应的位置上设有CCD摄像机7,且所述的CCD摄像机7位于绝缘支架4的外侧,以避免电弧破坏。引雷针1穿过上绝缘防护板3的部分套有绝缘胶管2。下绝缘防护板9和上绝缘防护板3的中心均加工有通孔15。导流板8和引雷针1均采用导电和导热性好的纯铜材料。电弧附着块5采用导电和导热性都极好的纯银材料,连接第二电压测量仪13、第一电压测量仪14。胶管2采用聚氨酯弹性体材料。上绝缘防护板3、下绝缘防护板9和绝缘支架4都采用高强度环氧树脂或酚醛树脂材料。
人工雷电发生设备11采用的是:冲击电压发生器SJTU-3000kV。
本装置用于复合材料的抗人工雷击损伤性能测试,包括如下步骤:
(1)准备试验装置
(1-1)将下绝缘防护板9放置在实验台上,依次放置导流板8和绝缘支架4。
(1-2)将待测的复合材料试样6放置在导流板8的上表面中心,然后固定,复合材料试样6上放置电弧附着块5,并在电弧附着块5的中心按照设计间距放置好定距块16。
(1-3)将胶管2插入上绝缘防护板3的中心通孔内,使两者紧密接触并可靠固定。
(1-4)将上绝缘防护板3放置在两块并列的绝缘支架4上,调节位置使胶管2位于电弧附着块5的正上方。
(1-5)在胶管2内自上而下插入引雷针1,直到引雷针1的尖端与定距块16的上表面接触,固定引雷针1,防止下滑或偏斜。
(1-6)按照图1所示的电路,连接导流板8、引雷针1、电弧附着块5、电流测量仪10、电压测量仪12、13、14和人工雷电发生设备11之间的导线/接地线,放置好CCD摄像机7。
(1-7)抽去定距块16,打开CCD摄像机7,进行雷击测试。
(2)测量试验数据,计算雷击放电能量
(2-1)用一组电压测量仪分别测量雷击过程中的电弧电压、复合材料试样电压和总电压及其变化,用电流测量仪10测量雷击过程中的电流变化。
(2-2)雷击过程中的总能量Eall用第三电压测量仪12、电流测量仪10的数据计算得到,Eall=∫u0idt,式中u0表示第三电压测量仪12测得的某一时刻的瞬态电压,i表示某一时刻的瞬态电流,t表示雷击放电时间。
(2-3)电弧能量Earc由第二电压测量仪13、电流测量仪10的数据计算得到,Earc=∫u1idt,式中u1表示第二电压测量仪13测得的某一时刻的瞬态电压,i表示某一时刻的瞬态电流,t表示雷击放电时间。
(2-4)试样破坏所消耗能量Edis由第一电压测量仪14、电流测量仪10的数据计算得到,Edis=∫u2idt,式中u2表示第一电压测量仪14测得的某一时刻的瞬态电压,i表示某一时刻的瞬态电流,t表示雷击放电时间。
(2-5)总能量Eall的消耗包括如下三部分:电弧能量Earc、试样破坏所消耗的能量Edis、接地流出和线路损耗能量Eout,即Eall=Earc+Edis+Eout。
Claims (8)
1.一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置,其特征在于:本发明的碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置,包括绝缘支架、引雷针和人工雷电发生设备,在绝缘支架的顶部设有上绝缘防护板、底部设有下绝缘防护板,在下绝缘防护板的上表面上设有导流板,所述的引雷针的一端穿过上绝缘防护板,伸入到电弧附着块的上方,引雷针的另一端与人工雷电发生设备相连,且连接的电路上设有电流测量仪,所述的导流板上面设电弧附着块,所述的导流板、电弧附着块均接地,所述的电弧附着块与接地端之间设有第一电压测量仪;且电弧附着块与人工雷电发生设备连接,且连接线路上也设有第二电压测量仪,所述的人工雷电发生设备与第三电压测量仪并联。
2.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置,其特征在于:所述的绝缘支架上设有可视窗口,与可视窗口相对应的位置设有CCD摄像机,且所述的CCD摄像机设于绝缘支架的外面。
3.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置,其特征在于:所述的引雷针穿过上绝缘防护板的部分套有绝缘胶管。
4.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置,其特征在于:所述的上绝缘防护板、下绝缘防护板的中心加工有通孔。
5.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置,其特征在于:所述的导流板和引雷针均采用导电和导热性好的纯铜材料,电弧附着块采用纯银材料,定距块用不锈钢材料。
6.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置,其特征在于:所述的绝缘胶管采用的材料是聚氨酯弹性体。
7.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置,其特征在于:所述的上绝缘防护板、下绝缘防护板、绝缘支架,都采用高强度环氧树脂或酚醛树脂材料。
8.一种利用权利要求1所述的装置进行抗人工雷击损伤性能测试的方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)准备试验装置
(1-1)将下绝缘防护板放置在实验台上,依次放置导流板和绝缘支架;
(1-2)将待测的复合材料试样放置在导流板的上表面中心,然后固定,复合材料试样上放置电弧附着块,并在电弧附着块和引雷针之间按照设计间距放置好定距块;
(1-3)将胶管插入上绝缘防护板的中心通孔内,使两者紧密接触并可靠固定;
(1-4)将上绝缘防护板放置在两块并列的绝缘支架上,调节位置使胶管位于定距块的正上方;
(1-5)在胶管内自上而下插入引雷针,直到引雷针的尖端与定距块的上表面接触,固定引雷针,防止下滑或偏斜;
(1-6)连接导流板、引雷针、电弧附着块、电流测量仪、电压测量仪和人工雷电发生设备之间的导线/接地线,连接好CCD摄像机;
(1-7)抽去定距块,打开CCD摄像机,进行雷击测试;
(2)测量试验数据,计算雷击放电能量
(2-1)用一组电压测量仪分别测量雷击过程中的电弧电压、复合材料试样电压和总电压及其变化,用电流测量仪测量雷击过程中的电流变化;
(2-2)雷击过程中的总能量Eall用第三电压测量仪、电流测量仪的数据计算得到,Eall=∫u0idt,式中u0表示第三电压测量仪测得的某一时刻的瞬态电压,i表示某一时刻的瞬态电流,t表示雷击放电时间;
(2-3)电弧能量Earc由第二电压测量仪、电流测量仪的数据计算得到,Earc=∫u1idt,式中u1表示第二电压测量仪测得的某一时刻的瞬态电压,i表示某一时刻的瞬态电流,t表示雷击放电时间;
(2-4)试样破坏所消耗能量Edis由第一电压测量仪、电流测量仪的数据计算得到,Edis=∫u2idt,式中u2表示第一电压测量仪测得的某一时刻的瞬态电压,i表示某一时刻的瞬态电流,t表示雷击放电时间;
(2-5)总能量Eall的消耗包括如下三部分:电弧能量Earc、试样破坏所消耗的能量Edis、接地流出能量和线路损耗Eout,即Eall=Earc+Edis+Eout。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310016137.1A CN103048381B (zh) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | 一种纤维复合材料抗雷击损伤性能的测试装置和测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310016137.1A CN103048381B (zh) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | 一种纤维复合材料抗雷击损伤性能的测试装置和测试方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103048381A true CN103048381A (zh) | 2013-04-17 |
CN103048381B CN103048381B (zh) | 2015-06-24 |
Family
ID=48061097
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310016137.1A Expired - Fee Related CN103048381B (zh) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | 一种纤维复合材料抗雷击损伤性能的测试装置和测试方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103048381B (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103336047A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-10-02 | 中国电力科学研究院 | 一种交流复合绝缘子憎水性丧失试验设备 |
CN105158572A (zh) * | 2015-07-28 | 2015-12-16 | 西安交通大学 | 碳纤维复合材料非破坏性雷电流作用下阻抗特性测量方法及测量装置 |
CN104020322B (zh) * | 2014-06-12 | 2017-02-15 | 山东大学 | 一种纤维增强复合材料的人工模拟雷击试验夹具和方法 |
CN109783847A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-05-21 | 西安交通大学 | 多重连续雷电流分量作用下碳纤维复合材料损伤多影响因素的评估方法 |
CN110047563A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-07-23 | 首钢集团有限公司 | 一种复合材料雷击损伤模拟方法及装置 |
WO2020114080A1 (zh) * | 2018-12-06 | 2020-06-11 | 西安交通大学 | 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 |
CN111323569A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-23 | 上海市避雷装置检测站工程部 | 一种雷击测试玻璃纤维增强树脂基复合材料的实验平台 |
CN113740616A (zh) * | 2020-05-28 | 2021-12-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种自然雷击油气管道的人工引雷实验系统及方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002286783A (ja) * | 2001-03-26 | 2002-10-03 | Seiko Epson Corp | 強誘電体材料の試験方法および試験装置 |
CN101839938A (zh) * | 2010-04-15 | 2010-09-22 | 西安爱邦电磁技术有限责任公司 | 利用红外热像仪对飞机模型雷电电流分布的试验方法 |
CN102189997A (zh) * | 2010-03-12 | 2011-09-21 | 永济新时速电机电器有限责任公司 | 防雷整车及轨道车 |
CN102540026A (zh) * | 2012-01-05 | 2012-07-04 | 中国电力科学研究院 | 一种用于绝缘油冲击特性研究的油杯 |
CN102841295A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-12-26 | 江苏祥源电气设备有限公司 | 一种复合绝缘子表面憎水性恢复测试装置 |
CN203037807U (zh) * | 2013-01-16 | 2013-07-03 | 山东大学 | 一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置 |
-
2013
- 2013-01-16 CN CN201310016137.1A patent/CN103048381B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002286783A (ja) * | 2001-03-26 | 2002-10-03 | Seiko Epson Corp | 強誘電体材料の試験方法および試験装置 |
CN102189997A (zh) * | 2010-03-12 | 2011-09-21 | 永济新时速电机电器有限责任公司 | 防雷整车及轨道车 |
CN101839938A (zh) * | 2010-04-15 | 2010-09-22 | 西安爱邦电磁技术有限责任公司 | 利用红外热像仪对飞机模型雷电电流分布的试验方法 |
CN102540026A (zh) * | 2012-01-05 | 2012-07-04 | 中国电力科学研究院 | 一种用于绝缘油冲击特性研究的油杯 |
CN102841295A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-12-26 | 江苏祥源电气设备有限公司 | 一种复合绝缘子表面憎水性恢复测试装置 |
CN203037807U (zh) * | 2013-01-16 | 2013-07-03 | 山东大学 | 一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
孙蓓云 等: "一种复合材料的雷电损伤效应模拟实验研究", 《核电子学与探测技术》, vol. 22, no. 1, 31 January 2002 (2002-01-31), pages 81 - 83 * |
温浩 等: "飞机模型雷击附着点试验研究", 《高电压技术》, vol. 32, no. 7, 31 July 2006 (2006-07-31), pages 90 - 92 * |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103336047A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-10-02 | 中国电力科学研究院 | 一种交流复合绝缘子憎水性丧失试验设备 |
CN104020322B (zh) * | 2014-06-12 | 2017-02-15 | 山东大学 | 一种纤维增强复合材料的人工模拟雷击试验夹具和方法 |
CN105158572A (zh) * | 2015-07-28 | 2015-12-16 | 西安交通大学 | 碳纤维复合材料非破坏性雷电流作用下阻抗特性测量方法及测量装置 |
CN105158572B (zh) * | 2015-07-28 | 2018-02-27 | 西安交通大学 | 碳纤维复合材料非破坏性雷电流作用下阻抗特性测量方法及测量装置 |
WO2020114080A1 (zh) * | 2018-12-06 | 2020-06-11 | 西安交通大学 | 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 |
CN109783847A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-05-21 | 西安交通大学 | 多重连续雷电流分量作用下碳纤维复合材料损伤多影响因素的评估方法 |
CN109783847B (zh) * | 2018-12-06 | 2020-12-29 | 西安交通大学 | 多重连续雷电流分量作用下碳纤维复合材料损伤多影响因素的评估方法 |
US20210215629A1 (en) * | 2018-12-06 | 2021-07-15 | X1' An Jiaotong University | Lightning damage assessment method for carbon fiber reinforced polymer material considering non-linear impedance characteristic |
US12019042B2 (en) * | 2018-12-06 | 2024-06-25 | Xi'an Jiaotong University | Lightning damage assessment method for carbon fiber reinforced polymer material considering non-linear impedance characteristic |
CN110047563A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-07-23 | 首钢集团有限公司 | 一种复合材料雷击损伤模拟方法及装置 |
CN110047563B (zh) * | 2019-03-19 | 2021-10-26 | 首钢集团有限公司 | 一种复合材料雷击损伤模拟方法及装置 |
CN111323569A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-23 | 上海市避雷装置检测站工程部 | 一种雷击测试玻璃纤维增强树脂基复合材料的实验平台 |
CN111323569B (zh) * | 2020-03-26 | 2022-03-15 | 上海市避雷装置检测站工程部 | 一种雷击测试玻璃纤维增强树脂基复合材料的实验平台 |
CN113740616A (zh) * | 2020-05-28 | 2021-12-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种自然雷击油气管道的人工引雷实验系统及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103048381B (zh) | 2015-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103048381B (zh) | 一种纤维复合材料抗雷击损伤性能的测试装置和测试方法 | |
CN103018645B (zh) | 一种碳纤维复合材料的人工雷击损伤测试装置和测试方法 | |
CN206331073U (zh) | 一种电力电缆附件界面闪络试验装置 | |
CN203037808U (zh) | 一种碳纤维复合材料的人工雷击损伤测试装置 | |
CN104133155B (zh) | 一种电缆局部缺陷诊断方法 | |
CN109783849B (zh) | 单一快上升雷电流分量作用下碳纤维复合材料损伤计算方法 | |
CN203037807U (zh) | 一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置 | |
CN103278752A (zh) | 一种聚合物绝缘材料电晕加速老化的装置及方法 | |
CN106199354A (zh) | 绝缘子串并联间隙雷电冲击有效性及放电特性测试方法 | |
CN103336206A (zh) | 用于雷电反击的基于先导发展模型的绝缘子闪络仿真方法 | |
CN104880653A (zh) | 一种用于交直流高压试验的针-板电极电晕放电装置 | |
Li et al. | An experimental study of impulse-current-induced mechanical effects on laminated carbon fibre-reinforced polymer composites | |
Zeng et al. | Study on the influence of the DC voltage on the upward leader emerging from a transmission line | |
CN201497774U (zh) | 带放电电极和放电计数器的10kV线路雷击防护监测装置 | |
CN104635118B (zh) | 一种评定变压器油沿面击穿电压的试验方法 | |
CN204740320U (zh) | 一种用于交直流高压试验的针-板电极电晕放电装置 | |
CN104020322B (zh) | 一种纤维增强复合材料的人工模拟雷击试验夹具和方法 | |
Yinghui et al. | Experiment research of CFRP destroyed by lightning current | |
CN111609958B (zh) | 碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤测量装置和方法 | |
CN111609957B (zh) | 雷击对碳纤维层合板冲击力和响应时间的测量装置及方法 | |
CN109557440A (zh) | 测量不同电极粗糙程度下绝缘气体工频击穿电压的平板电极实验装置及方法 | |
CN207020249U (zh) | 一种地网接地阻抗测试装置 | |
CN104698225A (zh) | 一种晶闸管快速试验操作杆 | |
Min | Research on Approximate Conductivity of Carbon-Fiber Composite Materials Under the Indirect Effects of Lightning | |
Gharghabi et al. | Development of an experimental setup to study carbon/epoxy composite subjected to simulated lightning current |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150624 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |