[发明专利]一种碳纤维复合芯导线的老化寿命评估方法

摘要

本发明一种碳纤维复合芯导线的老化寿命评估方法，通过以下步骤来实现的。步骤一、基于时间‑温度等效原理对复合芯导线的蠕变试验数据进行移位处理，得到相应的时间‑温度移位因子。步骤二、基于时间‑应力等效原理对步骤一处理得到的试验结果进行移位处理，得到相应的时间‑应力移位因子。步骤三、利用时间‑温度‑应力等效原理对碳纤维复合芯导线进行评估。步骤四、利用改进的范德利(Findley)模型对上述处理得到的蠕变应变主曲线进行拟合。本发明统筹考虑了新型碳纤维复合芯导线在实际使用过程中，温度和应力对导线蠕变行为的影响，可以很好地应用于新型碳纤维复合芯导线的寿命预测。

主权项

一种碳纤维复合芯导线的老化寿命评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、基于时间‑温度等效原理对复合芯导线的蠕变试验数据进行移位处理，得到相应的时间‑温度移位因子；选取三种试验应力水平和三种试验温度水平；对于试验应力水平的选择，由于碳纤维复合芯强度为2000MPa，应力水平分别取强度值的25％、50％和90％，即σ₀＝500MPa，σ₁＝1000MPa，σ₂＝1800MPa；试验温度水平为接近玻璃态温度的两种温度水平和使用温度水平，即T₀＝25℃，T₁＝140℃，T₂＝160℃；在三种应力水平σ＝σ₀、σ₁、σ₂下，分别取T₀为参考温度状态，将T₁、T₂温度下的蠕变应变‑对数时间曲线向参考曲线移位，利用MathCAD程序计算移位曲线与参考曲线之间的最佳移位距离，计算结果就是相应的恒应力对数时间‑温度移位因子步骤二、基于时间‑应力等效原理对步骤一处理得到的试验结果进行移位处理，得到相应的时间‑应力移位因子；利用时间‑应力等效原理处理步骤一中得到的σ₀，σ₁，和σ₂应力状态下的三条曲线；以σ₀为参考应力状态，将σ₁和σ₂应力下的蠕变应变‑对数时间曲线向参考曲线移位，并得到相应的对数时间‑应力移位因子lgφ_σ(σ＝σ₁、σ₂)；步骤三、设存在温度‑应力联合移位因子φ_Tσ使得η(T,σ)＝η(T₀,σ₀)φ_Tσ            (1)则由碳纤维复合芯材料的黏度η与其自由体积分数f₀之间满足杜利特尔(Doolittle)方程，有$\begin{array}{c}{\mathrm{lg\φ}}_{T\mathrm{\σ}}=\frac{-B}{2.303f_0}\[\frac{{\mathrm{\α}}_T(T-T_0)+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\σ}}(\mathrm{\σ}-{\mathrm{\σ}}_0)}{f_0+{\mathrm{\α}}_T(T-T_0)+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\σ}}(\mathrm{\σ}-{\mathrm{\σ}}_0)}\]\\ =-C_1\[\frac{C_3(T-T_0)+C_2(\mathrm{\σ}-{\mathrm{\σ}}_0)}{C_2{C}_3+C_3(T-T_0)+C_2(\mathrm{\σ}-{\mathrm{\σ}}_0)}\]\end{array}---\left(2\right)$φ_Tσ为温度‑应力联合移位因子，B为杜利特尔常数，α_T是自由体积分数的温度膨胀系数，α_σ是自由体积分数的应力膨胀系数；令C₁＝B/(2.303f₀)，C₂＝f₀/α_T，C₃＝f₀/α_σ；设存在恒温时间‑应力移位因子和恒应力时间‑温度移位因子使得

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