【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料寿命预测，特别涉及一种聚氯乙烯材料寿命预测方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、在电缆外护套劣化特性诊断方面，机械性能经常被用作确定聚氯乙烯(pvc)材料技术质量的合理且值得信赖的标准。最常见的测量是拉伸强度、断裂伸长率、模量和冲击强度。pvc物理和化学老化的影响一般反映在其机械性能上。断裂伸长率的变化是材料状态变化敏感的衡量标准。但在许多情况下比更常见的屈服应力测量更重要，然而屈服应力的测量中环境温度经常被忽视。然而，由于影响机械性能的因素很多，解释测试结果非常困难。如何实现对拉伸曲线的校正，从而使得不同测试温度下的屈服应力数据归一化，对电缆外护套材料的准确评估具有重要意义。
2、电缆外护套在动态应力和周期性负载下表现出更快的劣化速率和复杂的疲劳行为，特别是反复的热胀冷缩作用更容易导致微观裂纹的生成和扩展。这种条件下，外护套的压缩模量和其他机械性能会比在静态应力条件下下降得更快。因此，在电缆外护套的寿命预测和健康管理中，动态应力和周期性负载的影响必须得到特别重视，并需要引入更多的实时监测和复杂的寿命预测模型。
3、电缆护套材料的静态应力监测方法主要用于评估护套材料在恒定应力条件下的性能变化，以确保其长期使用中的机械性能和耐久性。以下是几种常见的静态应力监测方法：
4、1.应变测量法
5、应变片：将应变片贴附在电缆护套表面，通过应变片感应护套材料在静态应力下的微小变形。当电缆承受静态应力时，应变片会记录下应力引起的应变，结合应力-应变关系可得到材料的应力状态和压
6、光纤光栅传感器(fbg)：在电缆外护套中嵌入或表面粘附光纤光栅，通过光纤光栅的波长变化来感知材料的应力与应变。fbg传感器具有较高的精度和灵敏度，适用于长时间监测。
7、2.压缩测试法
8、标准压缩实验：在实验室条件下，使用压缩测试机对电缆护套样品施加恒定的压缩力，记录材料在一定静态应力下的压缩应变，进而计算压缩模量。通过长时间压缩测试，可以评估材料在静态应力下的蠕变行为。
9、恒应力加载法：对材料施加恒定的压缩或拉伸应力，观察其在一定时间内的应变变化。这种方法能够反映材料在静态应力下的变形特性及其随时间的劣化情况。
10、3.蠕变实验
11、蠕变测试：蠕变实验专门用于监测材料在静态应力下的长期变形行为。通过对电缆护套施加恒定应力，测量其随时间发生的应变变化。蠕变实验可以揭示护套材料在静态应力作用下的长期稳定性，尤其适用于高温或高负载条件下的监测。
12、4.红外热成像法
13、温度监测：静态应力下，材料的内部结构变化可能会引起局部温度变化。红外热成像技术可以检测材料在应力作用下的微小温度变化，从而间接反映材料的应力分布情况。该方法适用于无接触的远程监测。
14、5.声发射监测
15、声发射技术：当电缆护套材料在静态应力作用下出现微裂纹或材料内部发生结构变化时，会产生微小的声波信号，通过安装声发射传感器，可以监测这些信号并分析材料的劣化情况。该技术能够提前捕捉到材料损伤的早期迹象。
16、6.x射线或ct扫描
17、内部结构监测：通过x射线或ct扫描技术对电缆护套的内部结构进行监测，可以发现材料内部是否因为长期静态应力发生了微观裂纹、空洞或结构异常。这种方法主要用于实验室分析和检测，能够提供护套材料内部的详细损伤信息。
18、7.材料变形图像分析
19、数字图像相关法(dic)：利用高速摄像头和图像处理软件，通过数字图像相关法对电缆护套表面的应变进行分析，监测静态应力下的表面变形。这种方法能够精确测量大面积区域的应变分布，适合用于静态监测护套的变形情况。
20、但是，现有技术中静态应力检测仍存在以下技术问题：
21、1.难以检测早期损伤
22、静态应力下的材料往往不会立即表现出明显的损伤迹象，因此传统的静态应力检测方法，如应变片、压缩测试等，可能难以捕捉到材料内部的微观损伤或早期劣化。虽然材料内部可能已经发生微观裂纹或蠕变，但外部的应力应变表现却相对稳定，导致早期损伤难以发现。
23、2.检测灵敏度低
24、静态应力检测方法在检测微小应变或材料的微观变化时，灵敏度往往不足。例如，应变片和其他应力传感器只能测量相对较大的应变或变形，无法精确捕捉微观的结构变化或应力集中区域的局部损伤。这会限制检测结果的精确性和完整性。
25、3.无法反映动态或周期性变化
26、静态应力检测方法仅限于评估材料在恒定应力下的表现，无法监测材料在动态应力、周期性负载(如热胀冷缩)或突发性冲击应力下的性能变化。然而，在实际应用中，电缆护套可能承受多种应力组合，静态应力检测方法无法全面反映材料的真实工作环境中的劣化情况。
27、4.长时间监测的成本高
28、静态应力检测方法往往需要长时间监测才能评估材料的长期性能变化，尤其是在蠕变或慢性劣化的情况下。长时间的实验和监测需要大量的设备投入和时间成本，增加了检测的复杂性和费用，此外，现场应用中，长时间的静态应力监测可能受到环境、设备老化等因素的干扰，影响数据的准确性。
29、5.局部检测的局限性
30、许多静态应力检测方法只能对材料的局部区域进行监测(如应变片、光纤传感器等)。这种局部性检测无法反映整个电缆护套的全面应力状态，尤其是在材料表面或内部存在应力集中区域时，局部监测可能无法发现其他区域的潜在损伤。因此，检测结果可能存在盲区或漏检情况。
31、6.缺乏非破坏性检测的深度评估能力
32、静态应力监测通常是通过表面或外部传感器来测量材料的变形或应力状态，难以深入到材料的内部结构进行全面评估。对于电缆护套等结构，内部微观缺陷或裂纹往往无法通过常规的静态应力检测方法发现，需要借助其他非破坏性检测技术(如超声、x射线等)进行补充。
33、7.环境干扰
34、静态应力检测方法容易受到环境因素的干扰，如温度、湿度、振动等。这些环境变化会影响检测设备的精度或材料的应力响应，进而影响检测结果的准确性。例如，应变片或光纤传感器对温度的敏感性可能导致应力数据的偏差，从而无法准确反映材料的真实应力状态。
35、8.时间分辨率有限
36、静态应力检测方法通常只能提供特定时间点的应力或应变数据，无法连续或实时反映材料的劣化过程。这意味着在静态应力条件下，某些损伤可能在两次检测之间发生而未被及时发现，尤其是在材料的劣化速度较快的情况下，无法捕捉损伤的初始阶段或演变过程。
37、9.数据解释复杂
38、静态应力检测产生的应力或应变数据往往需要结合材料特性、历史应力状态、环境条件等多种因素进行综合分析。数据的解释过程较为复杂，尤其是当材料处于复合应力状态时，静态应力数据可能无法直接反映材料的真实损伤程度，需要额外的分析和建模工作。
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【技术保护点】
1.一种聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，所述利用曲线分段法将应力-应变曲线划分若干区段，并利用线性拟合对每个区段的数据点进行线性拟合，得到线性模型，采用拟合的趋势线性回归方法提取线性模型的斜率包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，所述初步线性模型的表达式为：
4.根据权利要求2所述的聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，所述每个区段的拟合优度和残差的计算公式分别为：
5.根据权利要求2所述的聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，所述LASSO回归的目标函数为：
6.根据权利要求1所述的聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，所述收集聚氯乙烯材料的基本参数，并结合聚氯乙烯材料的应力参数构建材料寿命模型，通过获取聚氯乙烯材料的实时温度数据和动态应力数据，利用材料寿命模型预测聚氯乙烯材料的剩余寿命包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，所述材料寿命模型
8.一种聚氯乙烯材料寿命预测系统，其特征在于，该系统包括：
9.根据权利要求8所述的聚氯乙烯材料寿命预测系统，其特征在于，所述利用曲线分段法将应力-应变曲线划分若干区段，并利用线性拟合对每个区段的数据点进行线性拟合，得到线性模型，采用拟合的趋势线性回归方法提取线性模型的斜率包括：
10.根据权利要求9所述的聚氯乙烯材料寿命预测系统，其特征在于，所述初步线性模型的表达式为：
11.根据权利要求9所述的聚氯乙烯材料寿命预测系统，其特征在于，所述每个区段的拟合优度和残差的计算公式分别为：
12.根据权利要求9所述的聚氯乙烯材料寿命预测系统，其特征在于，所述LASSO回归的目标函数为：
13.根据权利要求8所述的聚氯乙烯材料寿命预测系统，其特征在于，所述收集聚氯乙烯材料的基本参数，并结合聚氯乙烯材料的应力参数构建材料寿命模型，通过获取聚氯乙烯材料的实时温度数据和动态应力数据，利用材料寿命模型预测聚氯乙烯材料的剩余寿命：
14.根据权利要求13所述的聚氯乙烯材料寿命预测系统，其特征在于，所述材料寿命模型的表达式为：
15.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，所述利用曲线分段法将应力-应变曲线划分若干区段，并利用线性拟合对每个区段的数据点进行线性拟合，得到线性模型，采用拟合的趋势线性回归方法提取线性模型的斜率包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，所述初步线性模型的表达式为：
4.根据权利要求2所述的聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，所述每个区段的拟合优度和残差的计算公式分别为：
5.根据权利要求2所述的聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，所述lasso回归的目标函数为：
6.根据权利要求1所述的聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，所述收集聚氯乙烯材料的基本参数，并结合聚氯乙烯材料的应力参数构建材料寿命模型，通过获取聚氯乙烯材料的实时温度数据和动态应力数据，利用材料寿命模型预测聚氯乙烯材料的剩余寿命包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的聚氯乙烯材料寿命预测方法，其特征在于，所述材料寿命模型的表达式为：
8.一种聚氯乙烯材料寿命预测系统，其特征在于，该系统包括：
9.根据权利要求8所述的聚氯乙烯材料寿命预测系统，其特征在于，所述利用曲线...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏国强，刘合金，和家慧，刘洋，文祥宇，张林利，王峰，由新红，黄敏，张鹏平，于海东，刘文彬，李立生，张世栋，左新斌，刘明林，李建修，孙勇，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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