技術(shù)特征：

1.一種船用電纜絕緣材料老化壽命評估方法，其特征在于：

第一步：在不同老化溫度和老化時(shí)間下對電纜絕緣材料進(jìn)行加速熱老化實(shí)驗(yàn)，快速模擬電纜絕緣材料的老化過程，獲取基于斷裂伸長率的壽命方程，

EAB＝-Aexp(t/B)+C (1)

并由時(shí)間溫度平移算法求出的活化能推導(dǎo)出壽命外推方程：

${\mathrm{ln\α}}_T=\ln \frac{t}{t_T}=\frac{E_a}{8.314}(\frac{1}{T_1}-\frac{1}{T+273})---\left(2\right)$

式中：EAB為斷裂伸長率；t為絕緣材料的加速熱老化時(shí)間，由實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)確定；A、B、C為與材料老化有關(guān)的系數(shù)；t_T為外推溫度下壽命，即所求未知量；T₁為熱老化最低溫度，即120℃；T為外推溫度，即電纜的工作溫度；α_T為平移因子；E_a為絕緣材料的活化能；由阿累尼烏斯方程結(jié)合平移因子計(jì)算得到；

第二步：在進(jìn)行加速熱老化的溫度和時(shí)間節(jié)點(diǎn)內(nèi)，測量電纜絕緣材料的介質(zhì)損耗角正切值，獲取在0.01Hz-1Hz頻率范圍內(nèi)的介質(zhì)損耗角正切值積分值，獲取基于積分值的電纜壽命方程：

tanδ＝Dexp(logt/E)+F (3)

式中：tanδ為介質(zhì)損耗角正切值0.01Hz-1Hz范圍的積分值，對電纜段試樣進(jìn)行相同熱老化處理后，由瑞典美格公司的絕緣診斷儀器IDAX300測量其介質(zhì)損耗角正切值；t為絕緣材料的加速熱老化時(shí)間；由實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)確定；D、E、F為與材料老化有關(guān)的系數(shù)；

第三步：由斷裂伸長率的壽命方程和介質(zhì)損耗角正切值積分值的壽命方程得出兩者的關(guān)聯(lián)關(guān)系方程：

$tan\mathrm{\δ}=D\exp \left(\frac{\log Bln\frac{C-EAB}{A}}{E}\right)+F---\left(4\right);$

第四步：對于同一種類型電纜，通過現(xiàn)場測量其介質(zhì)損耗角正切值在0.01Hz-1Hz積分值，由關(guān)聯(lián)關(guān)系方程得到相對應(yīng)的斷裂伸長率值，進(jìn)而由斷裂伸長率的壽命外推方程對電纜壽命進(jìn)行評估。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種船用電纜絕緣材料老化壽命評估方法，其特征在于，在第一步中，選取120℃、135℃、150℃和165℃為電纜絕緣材料的加速老化溫度；每一個(gè)加速老化溫度下的試驗(yàn)周期一般采用等差級數(shù)，最后一個(gè)取樣時(shí)間應(yīng)接近壽命終止指標(biāo)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種船用電纜絕緣材料老化壽命評估方法，其特征在于第二步中將所得不同溫度、不同老化時(shí)間下所得斷裂伸長率和介質(zhì)損耗角正切值曲線在0.01Hz-1Hz積分值平移到最低老化溫度，并對平移后的斷裂伸長率數(shù)值進(jìn)行曲線擬合，得到基于斷裂伸長率電纜壽命方程(2)和介質(zhì)損耗角正切值曲線在0.01Hz-1Hz積分值的電纜壽命方程(3)；其中，將165℃、150℃和135℃下的特征值平移到120℃的過程中所對應(yīng)的比例值稱為平移因子。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種船用電纜絕緣材料老化壽命評估方法，其特征在于，在第一步中，由平移因子結(jié)合阿倫尼烏斯方程推導(dǎo)出電纜的活化能，進(jìn)而求出電纜壽命方程的具體步驟如下：

由Arrhenius方程可知，反應(yīng)的速率k與exp(-E_a/RT)成正比，即：

$k=A\·\exp \left(\frac{-E_a}{RT}\right)---\left(5\right)$

式中：k為反應(yīng)速率；A為指前因子；E_a為活化能，kJ/mol；R為氣體摩爾常數(shù)，8.314J/mol﹒k；T為絕對溫度，K。反應(yīng)時(shí)間t與k成反比，而α_T與t成反比，故對于不同時(shí)間點(diǎn)轉(zhuǎn)移因子α_T1、α_T2

$\frac{{\mathrm{\α}}_{T1}}{{\mathrm{\α}}_{T2}}=\frac{A^{\′}\·\exp \left(\frac{-E_a}{{\mathrm{RT}}_1}\right)}{A^{\′}\·\exp \left(\frac{-E_a}{{\mathrm{RT}}_2}\right)}=\exp \left(\frac{E_a}{R}\right(\frac{1}{T_2}-\frac{1}{T_1}\left)\right)---\left(6\right)$

假設(shè)α_T2＝1，T₂＝393K，代入式(6)并取對數(shù)可得：

${\mathrm{ln\α}}_T=\frac{E_a}{R}(\frac{1}{393}-\frac{1}{T})---\left(7\right)$

對lnα_T與1/393-1/T做圖，得到斜率為E_a/R，從而得到活化能數(shù)值；將計(jì)算得到的活化能數(shù)值帶入式(7)可得：

${\mathrm{ln\α}}_T=\ln \frac{t}{t_T}=\frac{E_a}{8.314}(\frac{1}{T_1}-\frac{1}{T+273})---\left(8\right)$

即為壽命預(yù)測方程。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種船用電纜絕緣材料老化壽命評估方法，其特征在于，斷裂伸長率EAB通過加速熱老化實(shí)驗(yàn)得到：選用船用現(xiàn)役乙丙橡膠絕緣電纜作為實(shí)驗(yàn)材料，制作啞鈴試樣；實(shí)驗(yàn)的過程嚴(yán)格遵循GB/T 2951.11-2008和GB/T2951.12-2008里面的規(guī)定來操作，首先把試樣削去凸脊或磨平，使其厚度滿足規(guī)定要求；用游標(biāo)卡尺測出每一個(gè)試樣的寬度和厚度，剔除不符合實(shí)驗(yàn)要求的試樣；樣段垂直懸掛在老化烘箱的中部，樣段之間的距離設(shè)置為50mm，樣段所占烘箱的容積應(yīng)不大于2％；每一組老化試樣在達(dá)到規(guī)定的老化時(shí)間后取出需要置于23±5℃的溫度下至少16h，避免陽光直接照射；然后用電子拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行機(jī)械拉伸實(shí)驗(yàn)，取得電纜的斷裂伸長率數(shù)據(jù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種船用電纜絕緣材料老化壽命評估方法，其特征在于，材料老化有關(guān)的系數(shù)A、B、C通過數(shù)學(xué)擬合得到：將各溫度組下不同老化時(shí)間對應(yīng)的斷裂伸長率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入軟件origin pro，選擇一階衰減指數(shù)函數(shù)數(shù)學(xué)模型，所選指數(shù)數(shù)學(xué)模型具體形式如下：

EAB＝-Aexp(t/B)+C (1)

將各溫度組下斷裂伸長率數(shù)據(jù)根據(jù)平移因子平移到基準(zhǔn)溫度，選取所有數(shù)據(jù)點(diǎn)根據(jù)選定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)非線性自動擬合，擬合系數(shù)越接近于1，說明擬合度越高，其準(zhǔn)確性也越高。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種船用電纜絕緣材料老化壽命評估方法，其特征在于，材料老化有關(guān)的系數(shù)D、E、F通過數(shù)學(xué)擬合得到：將各老化溫度組下不同老化時(shí)間測得的介質(zhì)損耗角正切值經(jīng)過積分計(jì)算后輸入軟件origin pro，選擇一階衰減指數(shù)數(shù)學(xué)模型，所選指數(shù)數(shù)學(xué)模型具體形式如下：

tanδ＝Dexp(logt/E)+F (3)

將各溫度下的介質(zhì)損耗角正切值積分計(jì)算結(jié)果根據(jù)平移因子平移到基準(zhǔn)溫度，選取所有數(shù)據(jù)點(diǎn)根據(jù)選定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)非線性自動擬合，擬合系數(shù)越接近于1，說明擬合度越高，其準(zhǔn)確性也越高。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種船用電纜絕緣材料老化壽命評估方法，其特征在于，平移因子α_T通過以下方法得到：為了消除測量溫度的影響，利用時(shí)-溫平移法將高溫加速老化下的數(shù)據(jù)外推至較低溫度，構(gòu)建不同溫度下的斷裂伸長率主曲線，進(jìn)而外推至實(shí)際工作溫度下材料斷裂伸長率與壽命的變化規(guī)律；將高溫下的數(shù)據(jù)水平方向移動，各試驗(yàn)溫度T_i下的平移因子α_Ti為：

$a_{T_i}=\frac{t_{{\mathrm{ref}}_i}}{t_{T_i}}---(1-1)$

式中，t_refi為T_i平移至基準(zhǔn)溫度后對應(yīng)的老化時(shí)間，t_Ti為T_i平移前的老化時(shí)間；

各溫度組移至基準(zhǔn)溫度的平移因子為待優(yōu)化參數(shù)，為了能更精確的對曲線進(jìn)行擬合，建立曲線的非線性歸化方程，將每個(gè)老化溫度下的數(shù)據(jù)向基準(zhǔn)溫度平移，通過比較平移后的擬合度來選取最佳值；最優(yōu)擬合度為：

$R^2=\frac{S_{xy}^2}{S_{xx}\·S_{yy}}---(1-2)$

其中：

$S_{xx}=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n_i}{\Σ}}{(a_{T_i}\·t_{ij})}^2-\frac{1}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{n}_i}{(\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n_i}{\Σ}}{a}_{T_i}\·t_{ij})}^2---(1-3)$

$S_{yy}=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n_i}{\Σ}}{\left(E_{ij}\right)}^2-\frac{1}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{n}_i}{\left(\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n_i}{\Σ}}{E}_{ij}\right)}^2---(1-4)$

$S_{xy}=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n_i}{\Σ}}{a}_{T_i}\·t_{ij}\·E_{ij}-\frac{1}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{n}_i}(\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n_i}{\Σ}}{a}_{T_i}\·t_{ij})\·\left(\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n_i}{\Σ}}{E}_{ij}\right)---(1-5)$

式中，α_T1＝1，α_Ti>1(i＝2,…,m＝4)；i為每個(gè)溫度組的順序號；j＝1,….n_i為第i組內(nèi)的順序號；E_ij為各組下對應(yīng)的斷裂伸長率，t_ij為各組下的老化時(shí)間；按照以上步驟，對熱老化試驗(yàn)所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行主曲線構(gòu)造和擬合，選擇最低老化溫度為基準(zhǔn)溫度。