本文關(guān)鍵詞：復(fù)合超導(dǎo)線的熱彈性等效性能的分析與計(jì)算，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在能源缺乏的當(dāng)今社會(huì),核聚變作為未來的清潔能源,越來越受到重視。大多數(shù)進(jìn)行聚變反應(yīng)的環(huán)境都位于托卡馬克裝置內(nèi),為了適應(yīng)超低溫、強(qiáng)電流和強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境,將超導(dǎo)電纜封裝成多級(jí)復(fù)合CICC結(jié)構(gòu)(Cable In Conduit Conductors)是非常有必要的。CICC結(jié)構(gòu)中最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)就是Nb3Sn復(fù)合超導(dǎo)線。Nb3Sn復(fù)合超導(dǎo)線對(duì)于應(yīng)變具有高度敏感的性質(zhì),應(yīng)變的變化會(huì)導(dǎo)致其臨界電場(chǎng)和臨界磁場(chǎng)的變化,所以針對(duì)Nb3Sn復(fù)合超導(dǎo)線的力學(xué)及熱學(xué)等效性能研究極重要意義。CICC結(jié)構(gòu)最大尺寸可達(dá)十幾米,其中Nb3Sn復(fù)合超導(dǎo)線尺寸在毫米量級(jí)、超導(dǎo)絲僅微米量級(jí),如果直接對(duì)CICC結(jié)構(gòu)中的每一層級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模,而不利用復(fù)合材料的細(xì)觀力學(xué)方法對(duì)Nb3Sn復(fù)合超導(dǎo)線進(jìn)行等效處理再計(jì)算,不僅建模過程繁瑣,而且計(jì)算量極其龐大。所以利用復(fù)合材料中的細(xì)觀力學(xué)方法對(duì)該結(jié)構(gòu)的每一層級(jí)進(jìn)行等效是研究該問題的可行途徑。針對(duì)Nb3Sn復(fù)合超導(dǎo)線的基本特征,本文采用二尺度均勻化方法,開展了相關(guān)的力學(xué)熱學(xué)等效性能的分析研究。二尺度均勻化方法是一種半數(shù)值半解析的方法,通過攝動(dòng)的形式將宏觀的位移、應(yīng)力、應(yīng)變(位移場(chǎng))或者將溫度、熱流(溫度場(chǎng))等物理量進(jìn)行展開,利用材料的本構(gòu)關(guān)系,得到與細(xì)觀尺度相關(guān)的級(jí)數(shù)形式的參數(shù)和一套控制方程。求解該方程能得到材料細(xì)觀尺度的等效模量和變形,同時(shí),材料宏觀尺度的結(jié)構(gòu)響應(yīng)驗(yàn)證了方法的有效性。針對(duì)圓截面Nb3Sn復(fù)合超導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)特征,本文采用柱坐標(biāo)系,對(duì)溫度和位移進(jìn)行攝動(dòng)展開,實(shí)現(xiàn)了Nb3Sn復(fù)合超導(dǎo)線的導(dǎo)熱系數(shù)、彈性模量、熱膨脹系數(shù)等有效性能預(yù)測(cè)。當(dāng)環(huán)境溫度低于100K時(shí),隨著溫度升高,復(fù)合超導(dǎo)線導(dǎo)熱系數(shù)經(jīng)歷先急劇升高后急劇降低過程;當(dāng)溫度大于100K時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定。復(fù)合超導(dǎo)線的楊氏模量與剪切模量等值隨著溫度升高逐漸降低,熱膨脹系數(shù)隨著溫度升高而逐漸增大。利用二尺度方法對(duì)Nb3Sn復(fù)合超導(dǎo)線進(jìn)行等效,求解力學(xué)、熱學(xué)等效參數(shù),簡(jiǎn)化了有限元對(duì)高層級(jí)結(jié)構(gòu)模擬分析的計(jì)算量。本文還考慮了超導(dǎo)絲各相體積分?jǐn)?shù)對(duì)等效性能的影響,當(dāng)銅基體體積分?jǐn)?shù)增大時(shí),超導(dǎo)復(fù)合線導(dǎo)熱系數(shù)增加,楊氏模量降低,熱膨脹系數(shù)增大。
【關(guān)鍵詞】：Nb3Sn復(fù)合超導(dǎo)線 二尺度漸進(jìn)均勻化方法 等效模量 多級(jí)結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM26
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 研究背景與超導(dǎo)特性8-9
• 1.2 Nb_3Sn復(fù)合超導(dǎo)線有效性能的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容12-14
• 第二章 復(fù)合材料等效方法及二尺度均勻化基本理論14-28
• 2.1 復(fù)合材料及相關(guān)等效方法介紹14-16
• 2.2 二尺度漸進(jìn)均勻化理論16-24
• 2.2.1 二尺度均勻化理論的簡(jiǎn)要介紹16-17
• 2.2.2 漸進(jìn)均勻化理論周期性結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型17
• 2.2.3 彈性問題二尺度均勻化理論與基本方程17-24
• 2.3 二尺度均勻化方法的有限元實(shí)現(xiàn)24-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 二尺度漸進(jìn)均勻化方法的數(shù)值計(jì)算28-37
• 3.1 兩相復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)預(yù)測(cè)28-32
• 3.2 纖維夾雜的復(fù)合材料性能預(yù)測(cè)32-34
• 3.3 含孔洞周期性材料彈性性能預(yù)測(cè)34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 Nb_3Sn復(fù)合超導(dǎo)線有效模量等效37-52
• 4.1 關(guān)于不同類型Nb_3Sn超導(dǎo)線的相關(guān)介紹37-38
• 4.2 模型的簡(jiǎn)化和建立38-39
• 4.3 導(dǎo)熱系數(shù)等效39-42
• 4.4 彈性模量等效42-48
• 4.5 熱膨脹系數(shù)等效48-51
• 4.6 本章結(jié)論51-52
• 第五章 總結(jié)和展望52-54
• 5.1 本文主要結(jié)論52
• 5.2 展望52-54
• 附錄54-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 致謝59

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 潘燕環(huán);求解復(fù)合材料等效性能的混合均勻化方法[J];暨南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版);2004年05期

2 劉紅生,程偉,宋士倉;一類隨機(jī)復(fù)合材料穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)問題的均勻化方法[J];鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2005年03期

3 劉文輝;張新明;張淳源;;粘彈性復(fù)合材料中的漸近均勻化方法[J];工程力學(xué);2005年06期

4 李滿倉;王侃;姚棟;;等效均勻化方法在連續(xù)能量蒙特卡羅均勻化群常數(shù)上的應(yīng)用[J];原子能科學(xué)技術(shù);2013年03期

5 曹禮群,崔俊芝;復(fù)合材料擬周期結(jié)構(gòu)的均勻化方法[J];計(jì)算數(shù)學(xué);1999年03期

6 謝桂蘭,張平,曹尉南,安小軍;基于均勻化方法的顆粒增韌增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料有效性能預(yù)測(cè)[J];湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2005年01期

7 劉書田,程耿東;復(fù)合材料應(yīng)力分析的均勻化方法[J];力學(xué)學(xué)報(bào);1997年03期

8 劉文輝,張淳源;漸近均勻化方法在粘彈性復(fù)合材料的應(yīng)用[J];湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2003年04期

9 劉其鵬;劉曉宇;;一種基于平均場(chǎng)理論的格柵材料均勻化方法[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào);2014年01期

10 付海雄;馬石城;李曉全;;用漸近均勻化方法計(jì)算水泥土的等效彈性常數(shù)[J];湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2006年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馮淼林;曹一方;孫慧玉;吳長(zhǎng)春;;三維編織復(fù)合材料本構(gòu)模擬的均勻化方法[A];復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展——第十一屆全國(guó)復(fù)合材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2000年

2 戴福洪;張博明;杜善義;;用均勻化方法預(yù)報(bào)編織增強(qiáng)體滲透率[A];慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

3 張璞;李書;張放;;基于均勻化方法的雙向鋪層層合板彈性性能計(jì)算及優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];首屆全國(guó)航空航天領(lǐng)域中的力學(xué)問題學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2004年

4 李強(qiáng);任青文;陸曉敏;孫立國(guó);;基于改進(jìn)細(xì)觀均勻化方法的混凝土開裂非線性研究[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

5 張偉光;;微波均勻化方法初步研究[A];第十屆中國(guó)核靶技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)摘要集[C];2009年

6 劉曉宇;李世海;;離散-連續(xù)均勻化方法及其應(yīng)用[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（下）[C];2005年

7 劉遠(yuǎn)東;尹益輝;胡文軍;;周期性復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)[A];中國(guó)計(jì)算力學(xué)大會(huì)'2010（CCCM2010）暨第八屆南方計(jì)算力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（SCCM8）論文集[C];2010年

8 李文芳;;顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料熱力耦合效應(yīng)數(shù)值模擬[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

9 盧應(yīng)發(fā);邵建富;白世偉;;飽和孔隙巖土介質(zhì)中彈性理論的均勻化方法[A];新世紀(jì)巖石力學(xué)與工程的開拓和發(fā)展——中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)第六次學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2000年

10 徐勝利;牛斌;程耿東;;材料設(shè)計(jì)的晶核法[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 俞陸林;均勻化方法及不連續(xù)因子理論的深入研究與發(fā)展[D];上海交通大學(xué);2014年

2 陳星;基于漸進(jìn)均勻化方法的典型非均質(zhì)材料力學(xué)特性研究[D];華中科技大學(xué);2015年

3 湯春桃;中子輸運(yùn)方程特征線解法及嵌入式組件均勻化方法的研究[D];上海交通大學(xué);2009年

4 蔡園武;周期性板結(jié)構(gòu)的漸近均勻化方法及微結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];大連理工大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 肖春芽;基于均勻化極端復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)[D];湘潭大學(xué);2015年

2 鐘仁智;涂層蜂窩結(jié)構(gòu)和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的均勻化方法有限元模擬[D];南昌航空大學(xué);2015年

3 陳輝;復(fù)合超導(dǎo)線的熱彈性等效性能的分析與計(jì)算[D];蘭州大學(xué);2016年

4 康健;基于均勻化方法的材料參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];大連理工大學(xué);2006年

5 齊萬智;基于均勻化方法的木碳復(fù)合材料動(dòng)態(tài)特性分析[D];東北林業(yè)大學(xué);2013年

6 駢超;雙尺度漸近展開的均勻化方法在砌體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[D];太原理工大學(xué);2015年

7 王進(jìn);漸近均勻化方法在砌體中的應(yīng)用及分析[D];湘潭大學(xué);2013年

8 劉文輝;連續(xù)介質(zhì)微觀力學(xué)均勻化方法在粘彈性復(fù)合材料中的應(yīng)用[D];湘潭大學(xué);2004年

9 李永學(xué);基于均勻化方法的鋁合金細(xì)觀結(jié)構(gòu)響應(yīng)與裂紋擴(kuò)展[D];南昌航空大學(xué);2013年

10 汪雷;材料與結(jié)構(gòu)的傳熱性能優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：復(fù)合超導(dǎo)線的熱彈性等效性能的分析與計(jì)算，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：474246