【作 者】：网站采编
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【摘 要】：文章目录 中文摘要 Abstract 第一章 绪论 1.1 研究背景 1.1.1 超导材料的发展与应用 1.1.2 REBCO超导磁体及关键力学问题 1.1.3 超导微观机理研究 1.2 研究现状 1.2.1 REBCO磁体在多物理场下的力学

文章目录

中文摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景

    1.1.1 超导材料的发展与应用

    1.1.2 REBCO超导磁体及关键力学问题

    1.1.3 超导微观机理研究

1.2 研究现状

    1.2.1 REBCO磁体在多物理场下的力学行为研究

    1.2.2 REBCO磁体的热稳定性研究

    1.2.3 介观尺度下第Ⅱ类超导体磁通动力学行为

1.3 本文研究内容

第二章 REBCO超导带材的均匀化模型

2.1 REBCO超导带材

2.2 力学基础及有限单元法

    2.2.1 正交各向异性材料

    2.2.2 代表性体积单元(RVE)

    2.2.3 有限单元法基础(FEM)

        2.2.3.1 弱形式

        2.2.3.2 单元的离散与求解

2.3 REBCO带材的等效材料参数

    2.3.1 均匀化弹性常数

    2.3.2 热膨胀系数

    2.3.3 热学参数

2.4 线圈尺寸参数的选定

2.5 本章小结

第三章 跑道型REBCO线圈力学及失超行为分析

3.1 跑道型REBCO线圈的多物理场力学行为分析

    3.1.1 缠绕过程

    3.1.2 降温过程

    3.1.3 运行过程

3.2 跑道型REBCO线圈失超行为分析

    3.2.1 模型介绍

    3.2.2 热稳定性分析

    3.2.3 失超过程中的力学行为分析

3.3 本章小结

第四章 第Ⅱ类超导体二维磁通动力学研究

4.1 超导理论基础与方程

    4.1.1 Maxwell电磁理论

    4.1.2 London理论[6]

    4.1.3 Ginzburg-Landau理论[6]

    4.1.4 Time-dependent Ginzburg-Landau(TDGL)方程

    4.1.5 规范不变性

4.2 人造缺陷对磁通涡旋运动的影响

    4.2.1 正方形与菱形钉扎中心

    4.2.2 椭圆与矩形钉扎中心

    4.2.3 结果讨论

4.3 热效应对磁通涡旋运动的影响

    4.3.1 理论模型

    4.3.2 无限长超导开口方管内的磁通动力学

4.4 本章小结

第五章 超导薄膜内的涡旋运动控制及多层结构的影响

5.1 基于移动热源的涡旋运动控制

    5.1.1 理论模型

    5.1.2 热源的功率影响

    5.1.3 移动热源的有效半径及外加磁场的影响

    5.1.4 人造钉扎中心的影响

5.2 第Ⅱ类超导多层结构薄膜的磁通动力学

    5.2.1 理论模型

    5.2.2 厚度变化的影响

    5.2.3 散热能力的影响

5.3 本章小结

第六章 结束语

参考文献

在学期间的研究成果

一、发表论文

二、学术会议

三、参与的课题

致谢

文章摘要:高温超导材料因在强磁场下优异的载流能力被广泛应用于科学装置、医疗、能源和交通等领域。然而由于高温超导极端的工作环境,在其运行时会承受复杂的力学荷载及变形,直接影响超导材料的电磁性能和结构的可靠度;另一方面,高温超导材料较慢的失超传播速度导致无法及时地进行失超检测,以致局部温升可能会引起整体结构的失超。因此高温超导体内的力学响应和热稳定性已成为约束高温超导磁体应用的核心问题。研究多物理场下高温超导材料与结构的力学响应和热稳定性可以有效地指导超导磁体的设计与研制。本学位论文从宏观角度研究了高温超导线圈的力学行为与失超特性,并从微观角度分析了影响第Ⅱ类超导体磁通动力学的主要因素。首先,基于复合材料细观力学中代表性体积单元对REBCO超导带材进行均匀化建模并获得了力学与热学等效参数,同时对REBCO超导线圈的尺寸参数进行选取。其次,基于等效参数对跑道型REBCO超导线圈进行了多物理场力学分析。结果表明,在缠绕过程中跑道型线圈的半圆部分会由于带材间的径向压缩作用而产生明显的径向与环向应力。但对于直线部分,带材的缠绕不会引起径向的压缩。降温过程中,由于带材与芯轴不同的热膨胀系数导致线圈内应力应变明显增大。在运行过程中,自场条件下电磁力造成的影响较小。此外,在热稳定性分析中发现由于REBCO带材较慢的失超传播速度,导致局部热点处的热膨胀明显大于周围区域而产生了较大的力学变形。其次,基于金兹堡-朗道（GL）理论在介观尺度下研究了第Ⅱ类超导体内的磁通动力学与其介观电磁性能。我们首先讨论了载流超导薄带中人造钉扎中心阵列对其电磁性能的影响。基于耦合的热扩散方程和TDGL方程组讨论了超导材料内孔洞对穿透磁场与磁通涡旋运动的影响,并讨论了热效应对磁通涡旋动力学的作用。结果表明涡旋运动带来的能量损耗会导致超导体内局部温度上升从而吸引后续涡旋沿其轨迹运动。随后,本文提出了利用移动热源来控制磁通涡旋阵列运动的数值模型,并基于数值模拟结果讨论了驱动力与涡旋运动之间的关系。结果发现影响涡旋运动与电磁行为的主要因素为涡旋与驱动力之间的同步关系。并进一步利用Maxwell方程与TDGL方程研究了不同厚度分布和不同散热能力金属盖板对三维空间内多层结构超导薄膜的磁通动力学行为的影响。

文章来源：《心理与行为研究》 网址: http://www.xlyxwyj.cn/qikandaodu/2022/0130/1132.html