纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法、设备及介质与流程

1.本技术涉及绝缘纸技术领域，具体涉及一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法、设备及介质。


背景技术：

2.掺杂有纤维素的绝缘纸因其优异的热性能和良好的绝缘性能而广泛应用于电力变压器，然而，在变压器运行过程中，绝缘纸长期受到热应力、电应力和机械应力，导致力学性能恶化，最终导致变压器电气故障。因此，需要对绝缘纸的力学性能进行预测评估，以保证电气设备的安全运行。
3.目前，很多经典机械模型被广泛应用于确定聚合物复合材料的力学性能，例如，halpin
–
tsai方程、ouali模型和混合物模型。但是对于纤维素体相掺杂的绝缘纸来说，其力学性能会因纤维素之间所产生的影响效应发生变化，现有经典模型难以完全预测绝缘纸力学性能随纤维素填料质量分数的变化，只能预测出非线性部分或者线性部分，误差程度较大。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术提出了一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法，包括：
5.确定用于评估绝缘纸力学性能的三相模型；其中，所述三相模型包括纤维素体相掺杂的绝缘纸在填料相、团聚相和界面相作用下对应产生的杨氏模量；
6.获取预设的绝缘纸基体对应的标准机械模型，基于所述三相模型，对所述标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型和第二机械模型；其中，所述第一机械模型用于表征所述填料相和所述团聚相对于所述绝缘纸的影响效应，所述第二机械模型用于表征所述界面相对于所述绝缘纸的影响效应；
7.通过所述第一机械模型和所述第二机械模型，确定所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度；
8.根据所述第一机械模型和所述第二机械模型，构建用于评估所述绝缘纸的力学性能的综合机械模型，并根据所述综合机械模型和所述界面层厚度，预测得到所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的目标杨氏模量；
9.通过所述目标杨氏模量，拟合得到所述绝缘纸对应的力学性能曲线，以对所述绝缘纸的力学性能进行评估。
10.在本技术的一种实现方式中，基于所述三相模型，对所述标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型和第二机械模型，具体包括：
11.确定所述绝缘纸在所述填料相和所述团聚相质作用下的团聚系数，并根据团聚系数，确定所述绝缘纸对应的形状因子；其中，所述团聚系数与所述绝缘纸中体相掺杂的纤维素团聚程度呈正相关；
12.根据所述形状因子，对所述标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型；
13.确定所述绝缘纸在所述界面相作用下对应的材料拉伸强度，根据所述材料拉伸强度对所述标准机械模型进行修正，得到第二机械模型。
14.在本技术的一种实现方式中，根据所述材料拉伸强度对所述标准机械模型进行修正，得到第二机械模型，具体包括：
15.通过以下公式，得到第二机械模型：
[0016][0017]
η＝(gef/e
m-1)/(gef/em+ξ)
[0018]
ξ＝2α
[0019]
其中，ec为纤维素体相掺杂的绝缘纸的杨氏模量，em为绝缘纸基体的杨氏模量，ef为纤维素填料的杨氏模量，为纤维素填料的体积分数，ξ为形状因子，α为长径比，τ为界面剪切强度，r为纤维素填料的半径，g为第一取向因子，η0为第二取向因子。
[0020]
在本技术的一种实现方式中，根据所述第一机械模型和所述第二机械模型，构建用于评估所述绝缘纸的力学性能的综合机械模型，具体包括：
[0021][0022]
η＝(gef/e
m-1)/(gef/em+ξ)
[0023][0024]
其中，t为界面层厚度，a、b表示团聚系数。
[0025]
在本技术的一种实现方式中，通过所述第一机械模型和所述第二机械模型，确定所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度，具体包括：
[0026]
通过所述第一机械模型，预测得到不同填料质量分数下所述绝缘纸所对应的预测杨氏模量，并获取所述填料质量分数下所述绝缘纸对应的实际杨氏模量，以确定所述预测杨氏模量和所述实际杨氏模量之间的杨氏模量差值；
[0027]
将所述杨氏模量差值作为所述绝缘纸的杨氏模量代入所述第二机械模型，得到所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度。
[0028]
在本技术的一种实现方式中，所述绝缘纸中掺杂的纤维素类型至少包括微纤维素、纳米纤维素晶须和纳米纤维素纤维。
[0029]
在本技术的一种实现方式中，对所述绝缘纸的力学性能进行评估，具体包括：
[0030]
根据所述绝缘纸基体在不同填料质量分数下对应的标准杨氏模量，拟合得到所述绝缘纸基体对应的标准力学性能曲线；
[0031]
针对掺杂有不同纤维素类型的绝缘纸，将所述绝缘纸对应的力学性能曲线与所述标准力学性能曲线进行对比，以确定所述绝缘纸的杨氏模量增量；
[0032]
根据所述杨氏模量增量，对掺杂有不同纤维素类型的绝缘纸的力学性能进行评估。
[0033]
在本技术的一种实现方式中，根据所述材料拉伸强度对所述标准机械模型进行修
正，得到第二机械模型之前，所述方法还包括：
[0034]
确定所述绝缘纸中掺杂的纤维素对应的受力参数；其中，所述受力参数包括极限纤维强度、纤维直径和纤维临界长度；
[0035]
确定所述纤维直径与所述纤维临界长度之间的比值，根据所述比值和所述极限纤维强度，得到所述绝缘纸对应的界面剪切强度。
[0036]
本技术实施例提供了一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估设备，所述设备包括：
[0037]
至少一个处理器；以及，
[0038]
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0039]
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：
[0040]
确定用于评估绝缘纸力学性能的三相模型；其中，所述三相模型包括纤维素体相掺杂的绝缘纸在填料相、团聚相和界面相作用下对应产生的杨氏模量；
[0041]
获取预设的绝缘纸基体对应的标准机械模型，基于所述三相模型，对所述标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型和第二机械模型；其中，所述第一机械模型用于表征所述填料相和所述团聚相对于所述绝缘纸的影响效应，所述第二机械模型用于表征所述界面相对于所述绝缘纸的影响效应；
[0042]
通过所述第一机械模型和所述第二机械模型，确定所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度；
[0043]
根据所述第一机械模型和所述第二机械模型，构建用于评估所述绝缘纸的力学性能的综合机械模型，并根据所述综合机械模型和所述界面层厚度，预测得到所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的目标杨氏模量；
[0044]
通过所述目标杨氏模量，拟合得到所述绝缘纸对应的力学性能曲线，以对所述绝缘纸的力学性能进行评估。
[0045]
本技术实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：
[0046]
确定用于评估绝缘纸力学性能的三相模型；其中，所述三相模型包括纤维素体相掺杂的绝缘纸在填料相、团聚相和界面相作用下对应产生的杨氏模量；
[0047]
获取预设的绝缘纸基体对应的标准机械模型，基于所述三相模型，对所述标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型和第二机械模型；其中，所述第一机械模型用于表征所述填料相和所述团聚相对于所述绝缘纸的影响效应，所述第二机械模型用于表征所述界面相对于所述绝缘纸的影响效应；
[0048]
通过所述第一机械模型和所述第二机械模型，确定所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度；
[0049]
根据所述第一机械模型和所述第二机械模型，构建用于评估所述绝缘纸的力学性能的综合机械模型，并根据所述综合机械模型和所述界面层厚度，预测得到所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的目标杨氏模量；
[0050]
通过所述目标杨氏模量，拟合得到所述绝缘纸对应的力学性能曲线，以对所述绝缘纸的力学性能进行评估。
[0051]
通过本技术提出的一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法能够带来如下有益效果：
[0052]
考虑到界面相和团聚相所产生的影响效应对于绝缘纸力学性能的影响，对标准机械模型进行修正，并利用界面层厚度实现对界面相增强作用的量化，进而确定出绝缘纸在不同填料质量分数下对应的目标杨氏模量，实现了不同掺杂浓度时绝缘纸杨氏模量的准确预测。
附图说明
[0053]
此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0054]
图1为本技术实施例提供的一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法的流程示意图；
[0055]
图2为本技术实施例提供的一种三相模型示意图；
[0056]
图3a-3c为本技术实施例提供的分别掺杂有cnw、cnf、mfc的绝缘纸对应的改性机制性能示意图；
[0057]
图4为本技术实施例提供的一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估设备的结构示意图。
具体实施方式
[0058]
为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0059]
以下结合附图，详细说明本技术各实施例提供的技术方案。
[0060]
如图1所示，本技术实施例提供的一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法，包括：
[0061]
s101：确定用于评估绝缘纸力学性能的三相模型；其中，三相模型包括纤维素体相掺杂的绝缘纸在填料相、团聚相和界面相作用下对应产生的杨氏模量。
[0062]
微/纳改性技术被广泛应用于各个领域，纳米sic、纳米tio2、纳米sio2等微纳材料被普遍用于绝缘改性。与无机纳米颗粒相比，微/纳米纤维素具有丰富的羟基，天然、环保、相容性好，具有优越的力学性能。微纳米纤维素来自天然纤维素，如木材、棉花和亚麻。它与绝缘纸中的纤维更相容，不需要表面嫁接。微/纳米纤维素具有机械强度高、比表面积大、活性基团丰富等优良的化学和物理特性，是一种很有前途的绝缘纸改性添加剂。本技术实施例将不同类型的纤维素掺杂到绝缘纸中，从而通过微纳米纤维素的体相掺杂，制备改性绝缘纸来提高聚合物的力学性能。其中，绝缘纸中掺杂的纤维素类型至少包括微纤维素(mfc)、纳米纤维素晶须(cnw)和纳米纤维素纤维(cnf)。
[0063]
杨氏模量是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量，在物理的弹性限度内，应力与应变之间的比值被称为杨氏模量。杨氏模量的大小标志着材料的刚性，杨氏模量越大，材料越不容易发生形变。因此，本技术实施例采用杨氏模量作为评估绝缘纸力学性能
的指标。但是，杨氏模量会随着纤维素填料质量分数的变化而发生改变，在低浓度时，纳米纤维素自身强度高，表面羟基丰富，更容易增加绝缘纸纤维之间的接触面积，形成界面区域，从而提高改性纸的力学性能。高浓度时，纳米纤维素和微米纤维素由于自身丰富的羟基，容易发生团聚现象。团聚现象会使得界面效应减弱，相当于引入了杂质，破坏绝缘纸纤维束的结构，使得绝缘纸力学性能下降。
[0064]
本技术实施例考虑界面效应和团聚效应对于改性绝缘纸的影响，确定了用于评估绝缘纸力学性能的三相模型。其中，三相模型包括纤维素体相掺杂的绝缘纸在填料相、团聚相和界面相作用下对应产生的杨氏模量。绝缘纸的力学性能由于受到填料相、团聚相和界面相的影响，可将绝缘纸的杨氏模量ec认为由纤维素对绝缘纸基体的增强量eh、团聚作用造成的杨氏模量下降量ea和受分散性影响的界面效应造成的杨氏模量增强量ei组成，即ec＝eh+ea+ei。
[0065]
如图2提供的一种三相模型示意图所示，eh随着纤维素掺杂浓度的不断增大而增大，ea随着纤维素掺杂浓度的不断增大而减小。在低浓度时，ei会由于界面区域的形成而增大，但是随着浓度的不断增大，ei则会因团聚相作用逐渐下降。
[0066]
s102：获取预设的绝缘纸基体对应的标准机械模型，基于三相模型，对标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型和第二机械模型；其中，第一机械模型用于表征填料相和团聚相对于绝缘纸的影响效应，第二机械模型用于表征界面相对于绝缘纸的影响效应。
[0067]
由于传统的标准机械模型无法考虑到界面效应和团聚效应对于绝缘纸的改性作用，本技术实施例需获取预设的绝缘纸基体对应的标准机械模型，基于三相模型，对标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型和第二机械模型。
[0068]
标准机械模型可表示为：
[0069][0070]
η＝(gef/e
m-1)/(gef/em+ξ)
[0071]
ξ＝2α
[0072]
其中，ec为纤维素体相掺杂的绝缘纸的杨氏模量，em为绝缘纸基体的杨氏模量，ef为纤维素填料的杨氏模量，为纤维素填料的体积分数，ξ为形状因子，α为长径比，g为第一取向因子。
[0073]
第一机械模型用于表征填料相和团聚相对于绝缘纸的影响效应，在对标准机械模型进行修正时，首先要考虑到高浓度时团聚相对于绝缘纸力学性能的影响，需确定绝缘纸在填料相和所述团聚相质作用下的团聚系数，并根据团聚系数，确定绝缘纸对应的形状因子，其中，团聚系数与绝缘纸中体相掺杂的纤维素团聚程度呈正相关。然后根据根据形状因子，对标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型。修正后的第一机械模型可表示为：
[0074]
[0075]
η＝(gef/e
m-1)/(gef/em+ξ)
[0076][0077]
其中，a、b表示团聚系数。
[0078]
第二机械模型用于表征界面相对于绝缘纸的影响效应，纤维素掺杂浓度较低时，绝缘纸会因纤维素团聚现象较弱而呈现出较强的界面效应，此时，可确定绝缘纸在界面相作用下对应的材料拉伸强度，根据材料拉伸强度对标准机械模型进行修正，得到第二机械模型。
[0079]
聚合物复合材料(比如，绝缘纸等)的材料拉伸强度模型可表示为：
[0080][0081]
其中，τ为界面剪切强度，t为界面层厚度，r为纤维素填料的半径，η0为第二取向因子。如果纤维的尺寸大于试样厚度，认为纤维在二维平面内随机取向，g＝1/3，η0＝1/3；如果纤维的尺寸小于试样厚度，认为纤维在三维平面内随机取向，g＝1/6，η0＝1/3。
[0082]
在对标准机械模型进行修正得到第二机械模型之前，需根据断裂部分受力平衡方程确定绝缘纸的界面剪切强度。首先需确定绝缘纸中掺杂的纤维素对应的受力参数。其中，受力参数包括极限纤维强度、纤维直径和纤维临界长度。然后，确定纤维直径与纤维临界长度之间的比值，根据比值和极限纤维强度，得到绝缘纸对应的界面剪切强度。界面剪切强度可通过以下公式来表示：
[0083][0084]
其中，e
l
为纤维素在临界长度下的极限纤维强度，d为纤维直径，lc为纤维临界长度。
[0085]
由于绝缘纸基体的拉伸强度远小于界面剪切强度，当t》0时界面相的增强程度近似等于因此，在考虑到界面相产生的影响效应后，修正后的第二机械模型可表示为：
[0086][0087]
η＝(gef/e
m-1)/(gef/em+ξ)
[0088]
ξ＝2α
[0089]
第二机械模型可对纤维素在界面相作用下所产生的影响效应进行评估，使得绝缘纸在纤维素掺杂浓度较低时，也能够较为准确地预测出改性绝缘纸的力学性能。
[0090]
s103：通过第一机械模型和第二机械模型，确定绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度。
[0091]
在对纤维素体相掺杂的绝缘纸进行力学性能评估时，首先需要考虑纤维素填料团聚程度的影响，预先设定团聚系数后，通过第一机械模型可预测得到不同填料质量分数下绝缘纸所对应的预测杨氏模量。然后，通过实验获取上述填料质量分数下绝缘纸对应的实际杨氏模量，并确定预测杨氏模量和实际杨氏模量之间的杨氏模量差值。
[0092]
在考虑团聚相对机械模型进行修正后，cnw绝缘纸和cnf绝缘纸在高浓度时的模型预测值与实验值很接近。但是在低浓度时，第一机械模型仍然难以准确预测出绝缘纸的杨氏模量。相比而言，考虑团聚相的第一机械模型可以实现对mfc绝缘纸杨氏模量随填料质量分数变化的预测。这是因为mfc的尺寸在微米级，界面效应很弱，而cnw和cnf的尺寸在纳米级，均匀分散时填料与基质间界面效应显著，界面效应的存在会使得纤维间相互作用力增强，从而提高绝缘纸的力学性能，所以仅仅考虑团聚相，难以实现对纳米纤维素绝缘纸杨氏模量的预测。
[0093]
此时，可将杨氏模量差值近似认为是界面效应带来的杨氏模量增量，进而将杨氏模量差值作为绝缘纸的杨氏模量代入第二机械模型，得到绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度。随着填料质量分数的增加，纤维素之间出现大尺寸团聚体，会严重影响界面效应，因此，界面层厚度会先增加后降低。
[0094]
s104：根据第一机械模型和第二机械模型，构建用于评估绝缘纸的力学性能的综合机械模型，并根据综合机械模型和界面层厚度，预测得到绝缘纸在不同填料质量分数下对应的目标杨氏模量。
[0095]
综合第一机械模型和第二机械模型，可得到用于评估绝缘纸力学性能的综合机械模型。综合机械模型可通过以下公式表示：
[0096][0097]
η＝(gef/e
m-1)/(gef/em+ξ)
[0098][0099]
将前面计算得到的界面层厚度代入综合机械模型中，可得到不同填料质量分数下对应的目标杨氏模量ec。
[0100]
s105：通过目标杨氏模量，拟合得到绝缘纸对应的力学性能曲线，以对绝缘纸的力学性能进行评估。
[0101]
在预测得到不同填料质量分数下绝缘纸对应的目标杨氏模量后，可拟合得到相应的力学性能曲线，进而通过该力学性能曲线，对绝缘纸的力学性能进行评估。
[0102]
具体地，根据绝缘纸基体在不同填料质量分数下对应的标准杨氏模量，拟合得到绝缘纸基体对应的标准力学性能曲线。此时的绝缘纸基体指的是未掺杂有纤维素的绝缘纸。在得到标准力学性能曲线后，由于本技术实施例是针对掺杂有多种纤维素类型的绝缘纸进行的力学性能评估，需针对掺杂有不同纤维素类型的绝缘纸，将绝缘纸对应的力学性能曲线与标准力学性能曲线进行对比，以此来确定绝缘纸的杨氏模量增量。这样，根据杨氏模量增量，便可对掺杂有不同纤维素类型的绝缘纸的力学性能进行评估，从而确定出在不同填料质量分数下，不同类型改性绝缘纸对应的力学性能增强效果。10％掺杂浓度的cnw改性纸表现出最高的杨氏模量，提升程度达到11.99％。随着掺杂浓度的提升，cnf改性纸的杨氏模量呈先升后降的趋势，其内部团聚体数量更少、尺度更小。mfc改性纸的杨氏模量相对另外两种改性纸提升程度较小。
[0103]
此外，本技术基于三相模型，还可以对掺杂有不同纤维素的绝缘纸的改性机制进行了分析，图3a-图3c为掺杂有cnw、cnf、mfc的绝缘纸对应的改性机制性能示意图，由附图
3a-3c可知，相比于cnw改性纸，cnf改性纸的界面效应更强，团聚现象更弱，这是由于cnf的直径小于cnw，在径向尺度上，界面效应更强，是柔软的细长态纳米纤维素，可以形成更细密的纳米纤维素渗滤网络。相比于两种纳米纤维素，mfc改性纸由于团聚带来的力学性能减弱最为严重。
[0104]
由此可知，cnw由于其强度高、界面相互作用强等因素，其力学性能增强效果最强。cnf由于其更柔韧、细长的形态，团聚效应最弱。而由于强度不突出，界面相互作用弱，团聚严重，mfc的改性效果不理想。
[0105]
以上为本技术提出的方法实施例。基于同样的思路，本技术的一些实施例还提供了上述方法对应的设备和非易失性计算机存储介质。
[0106]
图4为本技术实施例提供的一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估设备的结构示意图。如图4所示，包括：
[0107]
至少一个处理器；以及，
[0108]
至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0109]
存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：
[0110]
确定用于评估绝缘纸力学性能的三相模型；其中，三相模型包括纤维素体相掺杂的绝缘纸在填料相、团聚相和界面相作用下对应产生的杨氏模量；
[0111]
获取预设的绝缘纸基体对应的标准机械模型，基于三相模型，对标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型和第二机械模型；其中，第一机械模型用于表征填料相和团聚相对于绝缘纸的影响效应，第二机械模型用于表征界面相对于绝缘纸的影响效应；
[0112]
通过第一机械模型和第二机械模型，确定绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度；
[0113]
根据第一机械模型和第二机械模型，构建用于评估绝缘纸的力学性能的综合机械模型，并根据综合机械模型和界面层厚度，预测得到绝缘纸在不同填料质量分数下对应的目标杨氏模量；
[0114]
通过目标杨氏模量，拟合得到绝缘纸对应的力学性能曲线，以对绝缘纸的力学性能进行评估。
[0115]
本技术实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
[0116]
确定用于评估绝缘纸力学性能的三相模型；其中，三相模型包括纤维素体相掺杂的绝缘纸在填料相、团聚相和界面相作用下对应产生的杨氏模量；
[0117]
获取预设的绝缘纸基体对应的标准机械模型，基于三相模型，对标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型和第二机械模型；其中，第一机械模型用于表征填料相和团聚相对于绝缘纸的影响效应，第二机械模型用于表征界面相对于绝缘纸的影响效应；
[0118]
通过第一机械模型和第二机械模型，确定绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度；
[0119]
根据第一机械模型和第二机械模型，构建用于评估绝缘纸的力学性能的综合机械模型，并根据综合机械模型和界面层厚度，预测得到绝缘纸在不同填料质量分数下对应的目标杨氏模量；
[0120]
通过目标杨氏模量，拟合得到绝缘纸对应的力学性能曲线，以对绝缘纸的力学性能进行评估。
[0121]
本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备和介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0122]
本技术实施例提供的设备和介质与方法是一一对应的，因此，设备和介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述设备和介质的有益技术效果。
[0123]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0124]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0125]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0126]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0127]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0128]
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
[0129]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备
或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0130]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0131]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法，其特征在于，所述方法包括：确定用于评估绝缘纸力学性能的三相模型；其中，所述三相模型包括纤维素体相掺杂的绝缘纸在填料相、团聚相和界面相作用下对应产生的杨氏模量；获取预设的绝缘纸基体对应的标准机械模型，基于所述三相模型，对所述标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型和第二机械模型；其中，所述第一机械模型用于表征所述填料相和所述团聚相对于所述绝缘纸的影响效应，所述第二机械模型用于表征所述界面相对于所述绝缘纸的影响效应；通过所述第一机械模型和所述第二机械模型，确定所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度；根据所述第一机械模型和所述第二机械模型，构建用于评估所述绝缘纸的力学性能的综合机械模型，并根据所述综合机械模型和所述界面层厚度，预测得到所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的目标杨氏模量；通过所述目标杨氏模量，拟合得到所述绝缘纸对应的力学性能曲线，以对所述绝缘纸的力学性能进行评估。2.根据权利要求1所述的一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法，其特征在于，基于所述三相模型，对所述标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型和第二机械模型，具体包括：确定所述绝缘纸在所述填料相和所述团聚相质作用下的团聚系数，并根据团聚系数，确定所述绝缘纸对应的形状因子；其中，所述团聚系数与所述绝缘纸中体相掺杂的纤维素团聚程度呈正相关；根据所述形状因子，对所述标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型；确定所述绝缘纸在所述界面相作用下对应的材料拉伸强度，根据所述材料拉伸强度对所述标准机械模型进行修正，得到第二机械模型。3.根据权利要求2所述的一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法，其特征在于，根据所述材料拉伸强度对所述标准机械模型进行修正，得到第二机械模型，具体包括：通过以下公式，得到第二机械模型：η＝(ge
f
/e
m-1)/(ge
f
/e
m
+ξ)ξ＝2α其中，e
c
为纤维素体相掺杂的绝缘纸的杨氏模量，e
m
为绝缘纸基体的杨氏模量，e
f
为纤维素填料的杨氏模量，为纤维素填料的体积分数，ξ为形状因子，α为长径比，τ为界面剪切强度，r为纤维素填料的半径，g为第一取向因子，η0为第二取向因子。4.根据权利要求3所述的一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法，其特征在于，根据所述第一机械模型和所述第二机械模型，构建用于评估所述绝缘纸的力学性能的综合机械模型，具体包括：
η＝(ge
f
/e
m-1)/(ge
f
/e
m
+ξ)其中，t为界面层厚度，a、b表示团聚系数。5.根据权利要求1所述的一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法，其特征在于，通过所述第一机械模型和所述第二机械模型，确定所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度，具体包括：通过所述第一机械模型，预测得到不同填料质量分数下所述绝缘纸所对应的预测杨氏模量，并获取所述填料质量分数下所述绝缘纸对应的实际杨氏模量，以确定所述预测杨氏模量和所述实际杨氏模量之间的杨氏模量差值；将所述杨氏模量差值作为所述绝缘纸的杨氏模量代入所述第二机械模型，得到所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度。6.根据权利要求1所述的一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法，其特征在于，所述绝缘纸中掺杂的纤维素类型至少包括微纤维素、纳米纤维素晶须和纳米纤维素纤维。7.根据权利要求6所述的一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法，其特征在于，对所述绝缘纸的力学性能进行评估，具体包括：根据所述绝缘纸基体在不同填料质量分数下对应的标准杨氏模量，拟合得到所述绝缘纸基体对应的标准力学性能曲线；针对掺杂有不同纤维素类型的绝缘纸，将所述绝缘纸对应的力学性能曲线与所述标准力学性能曲线进行对比，以确定所述绝缘纸的杨氏模量增量；根据所述杨氏模量增量，对掺杂有不同纤维素类型的绝缘纸的力学性能进行评估。8.根据权利要求3所述的一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法，其特征在于，根据所述材料拉伸强度对所述标准机械模型进行修正，得到第二机械模型之前，所述方法还包括：确定所述绝缘纸中掺杂的纤维素对应的受力参数；其中，所述受力参数包括极限纤维强度、纤维直径和纤维临界长度；确定所述纤维直径与所述纤维临界长度之间的比值，根据所述比值和所述极限纤维强度，得到所述绝缘纸对应的界面剪切强度。9.一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估设备，其特征在于，所述设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：确定用于评估绝缘纸力学性能的三相模型；其中，所述三相模型包括纤维素体相掺杂的绝缘纸在填料相、团聚相和界面相作用下对应产生的杨氏模量；获取预设的绝缘纸基体对应的标准机械模型，基于所述三相模型，对所述标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型和第二机械模型；其中，所述第一机械模型用于表征所述填料相和所述团聚相对于所述绝缘纸的影响效应，所述第二机械模型用于表征所述界面相对于所述绝缘纸的影响效应；
通过所述第一机械模型和所述第二机械模型，确定所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度；根据所述第一机械模型和所述第二机械模型，构建用于评估所述绝缘纸的力学性能的综合机械模型，并根据所述综合机械模型和所述界面层厚度，预测得到所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的目标杨氏模量；通过所述目标杨氏模量，拟合得到所述绝缘纸对应的力学性能曲线，以对所述绝缘纸的力学性能进行评估。10.一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令设置为：确定用于评估绝缘纸力学性能的三相模型；其中，所述三相模型包括纤维素体相掺杂的绝缘纸在填料相、团聚相和界面相作用下对应产生的杨氏模量；获取预设的绝缘纸基体对应的标准机械模型，基于所述三相模型，对所述标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型和第二机械模型；其中，所述第一机械模型用于表征所述填料相和所述团聚相对于所述绝缘纸的影响效应，所述第二机械模型用于表征所述界面相对于所述绝缘纸的影响效应；通过所述第一机械模型和所述第二机械模型，确定所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度；根据所述第一机械模型和所述第二机械模型，构建用于评估所述绝缘纸的力学性能的综合机械模型，并根据所述综合机械模型和所述界面层厚度，预测得到所述绝缘纸在不同填料质量分数下对应的目标杨氏模量；通过所述目标杨氏模量，拟合得到所述绝缘纸对应的力学性能曲线，以对所述绝缘纸的力学性能进行评估。

技术总结
本申请公开了一种纤维素体相掺杂的绝缘纸力学性能评估方法、设备及介质，方法包括：确定用于评估绝缘纸力学性能的三相模型；获取预设的绝缘纸基体对应的标准机械模型，基于三相模型，对标准机械模型进行修正，得到修正后的第一机械模型和第二机械模型；通过第一机械模型和第二机械模型，确定绝缘纸在不同填料质量分数下对应的界面层厚度；根据第一机械模型和第二机械模型，构建用于评估绝缘纸的力学性能的综合机械模型，并根据综合机械模型和界面层厚度，预测得到绝缘纸在不同填料质量分数下对应的目标杨氏模量；通过目标杨氏模量，拟合得到绝缘纸对应的力学性能曲线，以对绝缘纸的力学性能进行评估。学性能进行评估。学性能进行评估。


技术研发人员：张大宁 翟心楠 张德文 张健 穆海宝 张冠军
受保护的技术使用者：国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/15