[发明专利]用于预测复合材料非线性电导特性的方法及其系统

权利要求书

1.用于预测复合材料非线性电导特性的方法，其特征为：包括如下步骤：

步骤1：构建复合材料的几何模型：输入待预测复合材料中立方基体及填充几何体的几何参数，随机生成填充几何体的位置控制参数，实现几何体随机投放，判定投放的几何体位置是否符合可接触但不相交原则，判定投放的几何体个数是否达到预先设定值，均符合则输出几何模型；

步骤2：定义几何模型中的外围立方单元及内部几何体区域材料：根据待预测复合材料中聚合物基体种类，对步骤1所得几何模型中的立方单元区域进行材料参数设置，输入实验采集到的基体材料相对介电常数和电导率；根据待预测复合材料中氧化锌陶瓷微球、碳化硅、石墨烯、碳纳米管无机填料种类，对步骤1所得几何模型中的填充几何体区域进行材料参数设置，输入实验采集到的球状填料、片状填料及不同纵横比3类填料相对介电常数和电导率；

步骤3：设置边界条件；根据实际实验环境，在步骤1所得几何模型上设置边界条件，在计算机中模拟实际测量，立方单元的上表面设置依次施加直流电压0-1kV，立方单元的下表面设置为接地状态，立方单元的四周设置为电绝缘状态；

步骤4：控制方程求解：依次计算不同直流电压作用下立方模型整体的电场强度；通过求解微分方程计算流过模型的电流密度；用所得电流密度除以整体电场强度计算不同直流电压作用下整个复合材料模型的电导率；

步骤5：数据处理，得到复合材料非线性电导特性：将步骤4计算所得的电场强度数据、电导率数据按照横坐标为电场强度数据、纵坐标为电导率数据的方式一一对应绘制于双对数坐标图中，绘制出的曲线即为待预测复合材料的非线性电导特性曲线，该曲线呈现为两直线相交形式，其中相交点对应的横坐标值即为阈值电场值，计算出相交点右侧直线的斜率即可得非线性系数。