A phase field model for the propagation of electrical tree in nanocomposites

电植树 材料科学 电场 纳米片 纳米复合材料 树(集合论) 相(物质) 复合材料 生物系统 机械 数学 纳米技术 电气工程 物理 工程类 数学分析 局部放电 生物 量子力学 电压
作者
Ming‐Xiao Zhu,Jiacai Li,Heng-Gao Song,Jiming Chen
出处
期刊:IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:27 (2): 336-342 被引量:31
标识
DOI:10.1109/tdei.2019.008214
摘要

Electrical treeing is a main cause of long term degradation of polymeric insulation and inorganic nanofillers have been added to improve the treeing resistance of polymers. In this work, a phase field model for the propagation of electrical tree in nanocomposites is presented, in which the damage status of insulation is described with a spatially and time dependent continuous variable. The evolution of damage phase is described with a modified Allen-Cahn equation, which is driven by the free energies originated from the phase separation, interface and electric field. The electric field distribution during growth of electrical tree is obtained by solving the iterative form of Poisson's equation with the spectral iterative perturbation method. Then the phase field model is applied to investigate the influence of nanofillers shape and distribution on propagation process of electrical tree. The results indicate that the phase field model can reproduce the dendritic shape of electrical tree, and the parallel nanosheet presents superior performance in hindering electrical tree than nanoparticle and random nanosheet.
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