【摘要】：高溫超導材料可承載大電流與高俘獲場的特性,已廣泛應用于工程領域中,如:超導變壓器,高溫超導磁能存儲,磁流體發(fā)電機,超導核磁共振波譜儀,超導量子干涉儀等。高溫超導材料多為脆性陶瓷材料。制備過程中,不可避免存在夾雜、空洞、位錯等缺陷。這導致高溫超導體在實際應用過程中,由于缺陷的存在,將降低超導體的使用性能。因此高溫超導體勵磁過程中的力學特性,一直是研究者關注的重點。本學位論文主要基于非理想第II類高溫超導塊材,從理論上研究臨界電流密度均勻與非均勻的高溫超導體的力學穩(wěn)定性與裂紋擴展的研究。首先,推導了電磁力作用下長圓柱高溫超導體的應力分布表達式。再分析零場冷卻和場冷卻中降場階段時,超導體體內的應力分布。對比臨界態(tài)Bean模型、Kim模型,指數(shù)臨界態(tài)模型的長圓柱超導體內部的應力分布與其它的模型是不同的,很好地描述了實驗過程中,電磁體力先增大后減小的特性。此外,考慮高溫超導體臨界電流密度沿半徑減小的非均勻指數(shù)模型,分析高溫超導體磁化過程中,應力分布受非均勻性影響。結果表明,非均勻參數(shù)的不同對超導體內磁通密度的分布影響顯著,將導致磁化過程中,應力分布的變化。其次,研究了基于指數(shù)臨界態(tài)模型,含有中心貫穿裂紋的長圓柱超導體的斷裂問題。利用有限元軟件求解受電磁力加載的裂紋尖端處的應力強度因子。討論指數(shù)模型下,不同磁化過程,外磁場、裂紋長度對含有中心貫穿裂紋的長圓柱超導體的應力強度因子的影響規(guī)律。并與臨界態(tài)Bean模型和Kim模型對比,分析了指數(shù)模型的裂紋尖端應力強度因子的變化區(qū)別。為了更加全面探討電磁力對超導體的裂紋的影響,引入臨界電流密度沿著半徑增大的非均勻模型,分析非均勻參數(shù)的變化對磁化過程中超導體中心裂紋應力強度因子的影響,為設計高溫超導體的安全性有一定指導意義。最后,探討了受金屬套筒約束的中空圓柱高溫超導體在勵磁過程中的應力分布。利用平面應變方法,求解超導體內部的應力分布表達式與金屬套筒與超導體之間的接觸應力表達式。選用指數(shù)臨界態(tài)模型的場冷卻磁通密度分布,得到磁化過程中超導體內的應力分布,數(shù)據(jù)結果表明高溫超導體與金屬套筒的楊氏模量比,厚度比對超導體內的應力分布影響顯著。通過對比無金屬套筒約束的中空超導體,相同磁化條件下,受金屬套筒約束的中空圓柱超導體的拉應力明顯降低。選擇合適的材料參數(shù)與金屬套筒尺寸,將有效提高中空圓柱高超導體的力學性能。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM26

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 劉陽春;;提升高溫超導體磁場特性的新方法[J];電世界;2011年08期

2 肖立業(yè);王秋良;;高溫超導體的特殊應用[J];高技術通訊;1993年09期

3 李登仟;;為啥科學家一個勁地想找到高溫超導體?[J];科學大眾(中學生);2017年04期

4 戴聞;;高溫超導體中電子角色在實空間和抽象空間之間的轉換[J];物理;2009年06期

5 吳始棟;;第二代高溫超導體的開發(fā)及其在艦船上的應用研究[J];船電技術;2006年01期

6 靳常青;高溫超導體的結構組裝[J];高壓物理學報;2003年03期

7 ;世界最大級的高溫超導體[J];中國電力;2000年04期

8 趙柏儒;高溫超導體中的相分離[J];物理;1998年04期

9 錢九紅,袁冠森;釔系、鉍系高溫超導體的研究及潛在應用展望[J];中國有色金屬學報;1998年S2期

10 高孝恢，肖慎修，陳天朗;摻氟高溫超導體的化學問題[J];化學研究與應用;1996年01期

相關會議論文 前10條

1 崔田;;高壓下富氫高溫超導體的新探索[A];第十八屆中國高壓科學學術會議縮編文集[C];2016年

2 王少階;;正電子湮沒與高溫超導體[A];第八屆全國核物理會議文摘集（下冊）[C];1991年

3 許祝安;沈靜琴;馮春木;Y.Y.Wang;N.P.Ong;;高溫超導體中的能斯特效應[A];科技、工程與經濟社會協(xié)調發(fā)展——中國科協(xié)第五屆青年學術年會論文集[C];2004年

4 宋乃浩;林良真;張亮;徐向東;王天成;蔡玉榮;付寶全;馮勇;;制冷機直接冷卻的超導磁體系統(tǒng)[A];第四屆全國低溫工程學術會議論文集[C];1999年

5 馬立平;鄧廷璋;賈順蓮;趙忠賢;侯玉敏;姚玉書;靳常青;;高溫超導體LSCO的超聲研究[A];內耗與超聲衰減——第三次全國固體內耗與超聲衰減學術會議論文集[C];1991年

6 王立晨;羅翔鵬;李佳睿;李源;;高溫超導體汞鋇鈣銅氧的電子Raman譜研究[A];第十八屆全國光散射學術會議摘要文集[C];2015年

7 邵貝玲;王曉華;劉安生;宿延京;曹國輝;趙忠賢;;Hg系高溫超導體的電子顯微鏡研究[A];第八次全國電子顯微學會議論文摘要集（Ⅱ）[C];1994年

8 朱勁松;田偉;邵惠民;陳小兵;陳曉劍;王業(yè)寧;;Hg系高溫超導體磁通相圖的力學測量[A];內耗與超聲衰減——第五屆全國固體內耗與超聲衰減學術會議論文集[C];1997年

9 龍擁兵;張春雨;趙力;趙柏儒;邱祥岡;趙士平;楊乾聲;汪國平;汪力;傅盤銘;張治國;;電子型高溫超導材料鑭鈰銅氧的載流子動力學過程[A];第十一屆基礎光學與光物理討論會論文摘要集[C];2004年

10 王業(yè)寧;;高溫超導體在T_c附近的內耗與彈性[A];內耗與超聲衰減——第三次全國固體內耗與超聲衰減學術會議論文集[C];1991年

相關重要報紙文章 前10條

1 施萌;高溫超導體電流引線接點的制作方法[N];中國有色金屬報;2002年

2 記者 吳長鋒;硒的新型氫化物有望成為高溫超導體[N];科技日報;2018年

3 趙永新;我國新高溫超導體研究步入世界最前沿[N];人民日報;2008年

4 陳丹;不規(guī)則內部構造有助于制造高溫超導體[N];科技日報;2010年

5 滬成;上海交大研制成功世界上最 大體積SmBCO超導單晶體 標志我國高溫超導體研究已達國際先進水平[N];中國有色金屬報;2002年

6 記者 王春;我科學家揭示新型高溫超導體電子結構[N];科技日報;2011年

7 記者 毛黎;晶界阻礙高溫超導體內電流流動[N];科技日報;2010年

8 記者 姜澎;揭示新高溫超導體電子結構[N];文匯報;2011年

9 記者 苗世新;最接近諾獎科學家蘭大講超導[N];大眾科技報;2009年

10 本報記者 王昊魁 羅旭;丁洪：要做世界一流的科研[N];光明日報;2014年

相關博士學位論文 前10條

1 陳石宏;脈沖激光沉積技術制備的高溫超導體薄膜的性能優(yōu)化與微納結構控制[D];南京大學;2018年

2 Abbas A.Essa（阿巴斯）;高溫超導體非平衡響應[D];上海大學;2001年

3 金灝;高溫超導體中的磁弛豫和E-j關系研究[D];中國科學技術大學;2000年

4 趙新杰;高溫超導體輻照效應研究[D];中國原子能科學研究院;1999年

5 胥榮;Bi系高溫超導體紅外吸收譜及Cu-O鍵振動、CuO_2面能量的理論研究[D];東北大學;2000年

6 郭敬東;熱膨脹動態(tài)過程普遍性及其在高溫超導體中的體現(xiàn)[D];中國科學院研究生院（金屬研究所）;1996年

7 王唯先;銅氧化物高溫超導體中Bi_2Sr_2CaCu_2O_（8+δ）單晶磁通動力學研究[D];中國科學技術大學;2005年

8 張紅;GdBa_2Cu_3O_（7-δ）高溫超導體微結構與臨界電流密度研究[D];中國科學技術大學;2007年

9 劉榮華;鐵基高溫超導體的相圖和同位素效應及其相關層狀化合物的研究[D];中國科學技術大學;2011年

10 蔡鵬;銅基和鐵基高溫超導體電子相圖的掃描隧道顯微學研究[D];清華大學;2016年

相關碩士學位論文 前10條

1 徐遲;圓柱高溫超導體中應力分布與斷裂行為研究[D];蘭州理工大學;2018年

2 劉泓杉;圓柱型高溫超導體內熱應力對裂紋擴展影響的研究[D];蘭州理工大學;2017年

3 李雪誼;高溫超導體在非均勻磁場中的磁致伸縮研究[D];蘭州大學;2017年

4 周潔;圓筒形高溫超導體的交流損耗測量與仿真研究[D];江南大學;2015年

5 沈曉玲;電子型高溫超導體的雜質效應[D];南京航空航天大學;2017年

6 江河;深冷條件下高溫超導體磁懸浮特性研究[D];西南交通大學;2002年

7 汪國峰;高溫超導體在電荷密度波調制下的雜質散射研究[D];南京航空航天大學;2015年

8 張利民;高溫超導體YBa_2Cu_3O_（7-δ）電子結構及物性的第一性原理計算研究[D];西北工業(yè)大學;2007年

9 李曉群;高溫超導體的交流損耗研究[D];華中科技大學;2013年

10 宋宏海;對稱和非對稱外場中高溫超導體YBCO電磁特性研究[D];西南交通大學;2004年

本文編號：2793182