一种用于对防水密封胶渗透特性进行评估的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于对防水密封胶渗透特性进行评估的方法及系统，基于海缆接头用防水密封胶和硅橡胶的类型，确定防水密封胶分子式以及硅橡胶分子式；建立防水密封胶分子模型，建立硅橡胶分子模型；分别对防水密封胶分子模型和硅橡胶分子模型进行处理；分别基于处理后的模型建立硅橡胶非晶态周期单元和防水密封胶非晶态周期单元；分别对硅橡胶非晶态周期单元和防水密封胶非晶态周期单元进行处理；基于处理后的周期单元建立硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型；对复合层结构模型进行分子动力学仿真；基于完成分子动力学仿仿真后的硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型计算仿真参数，基于仿真参数数对海缆接头用防水密封胶的分子渗透特性进行评估。分子渗透特性进行评估。分子渗透特性进行评估。

【技术实现步骤摘要】
一种用于对防水密封胶渗透特性进行评估的方法及系统


[0001]本专利技术涉及分子动力学仿真
，更具体地，涉及一种用于对防水密封胶渗透特性进行评估的方法及系统。

技术介绍

[0002]硅橡胶绝缘因其具有优良的电气、机械与耐热性能，被广泛应用于海底电缆维修接头绝缘材料。根据现已进行的500kV海底电缆维修接头预鉴定试验，发现在运行工况下硅橡胶绝缘会发生色泽改变的现象。初步研究表明，海缆接头用防水密封胶向硅橡胶绝缘中发生了分子渗透现象，并导致硅橡胶绝缘的老化与性能下降。分子动力学是一种通过力场势函数描述分子运动、构象与能量的方法。分子动力学在绝缘材料状态评估研究中广泛应用于变压器油纸绝缘的评估，其用于对于海底电缆接头的状态评估尚未见相关报道。
[0003]因此，需要一种技术，以实现基于分子动力学对海缆接头用防水密封胶渗透特性进行评估。

技术实现思路

[0004]本专利技术技术方案提供一种用于对防水密封胶渗透特性进行评估的方法及系统，以解决如何基于分子动力学对海缆接头用防水密封胶进行渗透特性评估的问题。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种用于对防水密封胶渗透特性进行评估的方法，所述方法包括：
[0006]基于海缆接头用防水密封胶和硅橡胶的类型，确定防水密封胶分子式以及硅橡胶分子式；基于所述防水密封胶分子式建立防水密封胶分子模型，基于所述硅橡胶分子式建立硅橡胶分子模型；
[0007]分别对所述防水密封胶分子模型和所述硅橡胶分子模型进行处理；
[0008]分别基于处理后的所述防水密封胶分子模型和所述硅橡胶分子式模型建立硅橡胶非晶态周期单元和防水密封胶非晶态周期单元；
[0009]分别对所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元进行处理；
[0010]基于处理后的所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元建立硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型；
[0011]对所述硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型进行分子动力学仿真；
[0012]基于完成分子动力学仿仿真后的所述硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型计算仿真参数，基于所述仿真参数数对海缆接头用防水密封胶的分子渗透特性进行评估。
[0013]优选地，所述建立硅橡胶分子式模型，包括：
[0014]构建聚合物，所述聚合物包括：均聚物、嵌段共聚物、随机共聚物和树枝共聚物；所述均聚物的聚合度为10
‑
100。
[0015]优选地，所述分别对所述防水密封胶分子模型和所述硅橡胶分子模型进行处理，包括：
[0016]通过Smart算法对所述防水密封胶分子模型和所述硅橡胶分子式模型进行迭代，迭代步数为500
‑
2000步；
[0017]对所述防水密封胶分子模型和所述硅橡胶分子式模型进行5
‑
20轮次退火处理，每轮次退火处理中包括5
‑
10次温升阶跃，每次阶跃包括500
‑
1000步计算。
[0018]优选地，所述建立硅橡胶非晶态周期单元，包括：
[0019]对每个硅橡胶非晶态周期单元放置10至100个所述硅橡胶分子模型，生成硅橡胶非晶态周期单元的温度范围包括298～408K，目标密度为0.8～1.2g/cm3；
[0020]所述建立防水密封胶非晶态周期单元，包括：
[0021]对每个防水密封胶非晶态周期单元放置5～50个防水密封胶分子模型，生成防水密封胶非晶态周期单元的温度范围包括298～408K。
[0022]优选地，所述分别对所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元进行处理，包括：
[0023]通过Smart算法对所述分别对所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元进行迭代，迭代步数为500
‑
2000步；
[0024]对所述分别对所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元进行5
‑
20轮次退火处理，每轮次退火处理中包括5
‑
10次温升阶跃，每次阶跃包括500
‑
1000步计算；
[0025]对所述分别对所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元进行体积松弛处理，设置NPT系统，粒子初始速率随机分布，温度范围包括298～408K，压强设置101.3kPa，步长1fs，仿真时长25～100ps。
[0026]优选地，所述建立所述硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型，包括：
[0027]设置层1为硅橡胶分子层，设置层2为防水密封胶分子层，所述硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型的调整方式为恒定体积。
[0028]优选地，所述对所述建立硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型进行分子动力学仿真，包括：
[0029]设置NVT系综，粒子初始速率随机分布，温度范围包括298～408K，步长1fs，仿真时长25～1000ps，优选500ps，每10ps采集一次数据，温度控制采用Nose方法。
[0030]优选地，所述基于完成分子动力学仿仿真后的所述硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型计算仿真参数，包括：
[0031]通过Forcite模块的Energy指令进行相互作用能计算；
[0032]通过Forcite模块的Analysis指令进行均方位移计算；
[0033]通过Properties窗口提取粒子坐标数据后进行扩散位移和渗透轨迹。
[0034]基于本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种用于对防水密封胶渗透特性进行评估的系统，所述系统包括：
[0035]初始单元，用于基于海缆接头用防水密封胶和硅橡胶的类型，确定防水密封胶分子式以及硅橡胶分子式；基于所述防水密封胶分子式建立防水密封胶分子模型，基于所述硅橡胶分子式建立硅橡胶分子模型；
[0036]第一处理单元，用于分别对所述防水密封胶分子模型和所述硅橡胶分子模型进行处理；
[0037]第一建立单元，用于分别基于处理后的所述防水密封胶分子模型和所述硅橡胶分子式模型建立硅橡胶非晶态周期单元和防水密封胶非晶态周期单元；
[0038]第二处理单元，用于分别对所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元进行处理；
[0039]第二建立单元，用于基于处理后的所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元建立硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型；
[0040]仿真单元，用于对所述硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型进行分子动力学仿真；
[0041]评估单元，用于基于完成分子动力学仿仿真后的所述硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型计算仿真参数，基于所述仿真参数数对海缆接头用防水密封胶的分子渗透特性进行评估。
[0042]优选地，所述初始单元，用于建立硅橡胶分子式模型，包括：
[0043]构建聚合物，所述聚合物包括：均聚物、嵌段共聚物、随机共聚物和树枝共聚物；所述均聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于对防水密封胶渗透特性进行评估的方法，所述方法包括：基于海缆接头用防水密封胶和硅橡胶的类型，确定防水密封胶分子式以及硅橡胶分子式；基于所述防水密封胶分子式建立防水密封胶分子模型，基于所述硅橡胶分子式建立硅橡胶分子模型；分别对所述防水密封胶分子模型和所述硅橡胶分子模型进行处理；分别基于处理后的所述防水密封胶分子模型和所述硅橡胶分子式模型建立硅橡胶非晶态周期单元和防水密封胶非晶态周期单元；分别对所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元进行处理；基于处理后的所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元建立硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型；对所述硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型进行分子动力学仿真；基于完成分子动力学仿仿真后的所述硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型计算仿真参数，基于所述仿真参数数对海缆接头用防水密封胶的分子渗透特性进行评估。2.根据权利要求1所述的方法，所述建立硅橡胶分子式模型，包括：构建聚合物，所述聚合物包括：均聚物、嵌段共聚物、随机共聚物和树枝共聚物；所述均聚物的聚合度为10
‑
100。3.根据权利要求1所述的方法，所述分别对所述防水密封胶分子模型和所述硅橡胶分子模型进行处理，包括：通过Smart算法对所述防水密封胶分子模型和所述硅橡胶分子式模型进行迭代，迭代步数为500
‑
2000步；对所述防水密封胶分子模型和所述硅橡胶分子式模型进行5
‑
20轮次退火处理，每轮次退火处理中包括5
‑
10次温升阶跃，每次阶跃包括500
‑
1000步计算。4.根据权利要求1所述的方法，所述建立硅橡胶非晶态周期单元，包括：对每个硅橡胶非晶态周期单元放置10至100个所述硅橡胶分子模型，生成硅橡胶非晶态周期单元的温度范围包括298～408K，目标密度为0.8～1.2g/cm3；所述建立防水密封胶非晶态周期单元，包括：对每个防水密封胶非晶态周期单元放置5～50个防水密封胶分子模型，生成防水密封胶非晶态周期单元的温度范围包括298～408K。5.根据权利要求1所述的方法，所述分别对所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元进行处理，包括：通过Smart算法对所述分别对所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元进行迭代，迭代步数为500
‑
2000步；对所述分别对所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元进行5
‑
20轮次退火处理，每轮次退火处理中包括5
‑
10次温升阶跃，每次阶跃包括500
‑
1000步计算；对所述分别对所述硅橡胶非晶态周期单元和所述防水密封胶非晶态周期单元进行体积松弛处理，设置NPT系统，粒子初始速率随机分布，温度范围包括298～408K，压强设置101.3kPa，步长1fs，仿真时长25～100ps。6.根据权利要求1所述的方法，所述建立所述硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型，包括：
设置层1为硅橡胶分子层，设置层2为防水密封胶分子层，所述硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型的调整方式为恒定体积。7.根据权利要求1所述的方法，所述对所述建立硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型进行分子动力学仿真，包括：设置NVT系综，粒子初始速率随机分布，温度范围包括298～408K，步长1fs，仿真时长25～1000ps，优选500ps，每10ps采集一次数据，温度控制采用Nose方法。8.根据权利要求1所述的方法，所述基于完成分子动力学仿仿真后的所述硅橡胶及防水密封胶复合层结构模型计算仿真参数，包括：通过Forcite模块的Energy指令进行相互作用能计算；通过Forcite模块的Analysis指令进行均方位移计算；通过Properties窗口提取粒子坐标数据后进行扩散位移和渗透轨迹。9.一种用于对防水密封胶渗透特性进行评估的系统，所述系统包括：初始单元，用于基于海缆接头用防水密封胶和硅橡胶的类型，确定防水密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠磊，王赫宇，范铭升，周硕凡，张振鹏，杜伯学，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：