复合绝缘子交界面非线性粘弹本构模型与弱粘接缺陷无损识别方法

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51707020
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    成立
  • 依托单位：
    重庆大学
  • 学科分类：
    E0705.高电压与放电
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The adhesion defect in the interface is most common failure mode of the composite insulators, and threatens the running safety of EHV and UHV transmission systems applied with massive composite insulators. The current non-destructive detection technology (NDT) only focus on the serious debonding in the interface with apparent voids, but is unable to discover the weak adhesion defect which is a more frequent type of the adhesion defect. Based on the adhesion mechanism of the interface, firstly we construct an equivalent model which take the hydrogen bond in the interface as a macroscopic spring and build up a non-linear elastic constitutive model in the non-metallic interface according to the relationship between the potential energy of diatomic group and the length of chemical bond. This model is aimed to disclose the mechanism of non-linear characteristics of interfacial wave in the weakly adhesive non-metallic interface and calculate the distortion parameters of interfacial wave. Secondly, we plan to study the non-linear acoustic method applied to non-metallic interface and measure the distortion of the interfacial wave and revise the previous model accordingly. At last, on the premise of the results above, we intend to discover the most sensitive stress wave factors in relation to adhesive strength and propose a non-destructive detection technology for weak adhesion defects of composite insulators.
交界面粘接失效是复合绝缘子主要的故障形式，严重威胁着大量使用复合绝缘子的超、特高压输电系统的运行安全。现有的无损检测方法仅针对界面存在空隙的严重脱粘缺陷，但对最主要的粘接失效形式-弱粘接缺陷无能为力。本课题拟从交界面的粘接机理出发，首先将硅橡胶与芯棒之间通过偶联剂形成的氢键等效为宏观弹簧模型，并基于双原子分子间势能与化学键长度之间关系，建立非金属交界面非线性粘弹本构模型，以揭示界面波在弱粘接非金属交界面出现非线性畸变的机理，同时实现对非线性行为的数值计算；然后基于现有金属基交界面的试验经验，研究适用于非金属基交界面的非线性声学试验方法，并测量界面波在交界面的非线性行为，验证并完善所得到的本构模型；最后基于非线性试验特性，研究对粘接强度最为敏感的应力波因子，并最终提出一种可以识别复合绝缘子弱粘接缺陷的无损检测方法。

结项摘要

界面粘接缺陷是目前运行复合绝缘子所面临的最主要问题，为保证架空线路，特别是大量采用复合绝缘子的超特高压输电线路的安全，合适的界面缺陷无损检测方法尤为关键。由于复合绝缘子使用硅橡胶材料的强伸缩性，及其圆柱形结构，当交界面粘接失效时，外部硅橡胶材料仍将紧贴内部环氧芯棒材料，气隙尺寸低于毫米级，且保留微弱的粘接性，现有的利用电磁波、机械波在不同界面的折反射规律进行缺陷测量的方法，从机理上不再适用。. 为解决“复合绝缘子弱粘接缺陷无损识别”这一技术问题，本项目基于非线性声学方法，建立界面非线性本构数值模型以及测量复合绝缘交界面的非线性声学特性，解决了“非金属基交界面非线性粘弹本构关系”关键科学问题；基于非线性声学试验结果以及粘接强度与非线性超声系数的关系，提出了弱粘接缺陷的无损识别方法，解决了复合绝缘子弱粘接缺陷无损检测的技术问题。取得的主要成果有：.（1）进行了复合绝缘子交界面弱粘接缺陷的微观表征，结合3D-X光扫描、激光共聚焦与金相显微镜成像结果，弱粘接缺陷被定义为“一种存在于复合绝缘交界面的早期脱粘缺陷，其特征是交界面出现厚度在微米级且尚未形成连续分布的气隙，硅橡胶层与环氧层仍保持粘弹性接触”；.（2）对于平板结构的复合绝缘设备，结合迟滞摩擦理论与一维非线性超声波动模型，解释了弱粘接缺陷导致的高能声波畸变现象；.（3）对于更广泛应用的圆柱结构的复合绝缘设备，进一步优化理论模型，引入粘弹性接触理论描述有机材料圆柱交界面的应力-应变非线性关系，建立了非线性超声折反射传播模型，根据二阶超声非线性系数提取了无损检测指标，在实际试验中取得了较好的应用效果。. 本研究提出检测方法的可重复性高，识别区分度大，具有较强的工程应用前景。研究成果为复合绝缘子、复合套管等包含非金属粘接交界面的电力设备提供一种可行的无损检测思路，降低复合绝缘交界面粘接故障的发生率，从而为我国特高压工程的建设与维护提供有力保障。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（5）
专利数量（3）
复合绝缘子交界面非线性力学模型及弱粘接缺陷无损检测方法
  • DOI：
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.180837
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    中国电机工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王汉卿;成立;廖瑞金;张思达;杨丽君
  • 通讯作者：
    杨丽君
A Far-Field Evaluation Method for Interfacial Defects Existed in Composite Insulators Based on Transient Thermal Wave
基于瞬态热波的复合绝缘子界面缺陷远场评估方法
  • DOI：
    10.1109/access.2018.2883367
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    IEEE Access
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Zhang Sida;Guo Chenjun;Cheng Li;Wang Hanqing
  • 通讯作者：
    Wang Hanqing
Characterization of water-participant hydrogen bonds in oil-paper insulation investigated with terahertz dielectric spectroscopy
用太赫兹介电谱研究油纸绝缘中水参与氢键的表征
  • DOI：
    10.1109/tdei.2019.008460
  • 发表时间：
    2020-04-01
  • 期刊：
    IEEE TRANSACTIONS ON DIELECTRICS AND ELECTRICAL INSULATION
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Wang, Hanqing;Cheng, Li;Liao, Ruijin
  • 通讯作者：
    Liao, Ruijin
An Optimized Infrared Detection Strategy for Defective Composite Insulators According to the Law of Heat Flux Propagation Considering the Environmental Factors
考虑环境因素的热流传播规律优化复合绝缘子缺陷红外检测策略
  • DOI：
    10.1109/access.2018.2854221
  • 发表时间：
    2018-01-01
  • 期刊：
    IEEE ACCESS
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Cheng, Li;Liao, Ruijin;Zhang, Fuzeng
  • 通讯作者：
    Zhang, Fuzeng
Non-destructive testing method of micro-debonding defects in composite insulation based on high power ultrasonic
基于高功率超声波的复合绝缘微脱粘缺陷无损检测方法
  • DOI：
    10.1049/hve.2019.0044
  • 发表时间：
    2019-09-01
  • 期刊：
    HIGH VOLTAGE
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Wang, Hanqing;Cheng, Li;Yang, Lijun
  • 通讯作者：
    Yang, Lijun

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  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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  • 通讯作者：
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  • 发表时间：
    --
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  • 通讯作者：
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  • 期刊：
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  • 发表时间：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘超;成立
  • 通讯作者：
    成立

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团聚颗粒非线性力学行为及纳米改性绝缘材料分散性整体无损评价方法研究
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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