發(fā)布時(shí)間：2017-09-04 11:31

  本文關(guān)鍵詞：超導(dǎo)材料的幾個(gè)力學(xué)問題

  更多相關(guān)文章： 基本定理 臨界電流密度模型 功能梯度超導(dǎo)柱體 多重等參有限元法 斷裂分析 應(yīng)力強(qiáng)度因子 能量釋放率

【摘要】：超導(dǎo)材料作為一種新型智能材料,近年來得到了廣泛研究,也形成了一套相對(duì)完整的理論體系。高溫超導(dǎo)體所具有的獨(dú)特性質(zhì)使其在電力技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)等先進(jìn)智能科技中得到了廣泛應(yīng)用。但由于其為脆性材料,而且具有高臨界電流密度的高溫超導(dǎo)體在磁場(chǎng)或遷移流環(huán)境下工作時(shí)會(huì)受到較強(qiáng)的復(fù)雜電磁體力的作用,因此研究超導(dǎo)材料的力學(xué)特性和斷裂行為具有非常重要的意義。本文著重研究超導(dǎo)材料的相關(guān)力學(xué)問題,對(duì)基本力學(xué)理論在電磁材料上的擴(kuò)展、超導(dǎo)材料力學(xué)行為與電磁特性之間的關(guān)系以及超導(dǎo)材料斷裂特性分析等問題進(jìn)行了較為全面且深入的研究。具體工作如下:建立一個(gè)涉及到不同時(shí)刻的兩個(gè)力學(xué)過程的互易關(guān)系,然后利用這一關(guān)系得出解的唯一性定理和互易定理。接下來通過引入兩個(gè)外部系統(tǒng)的方法證明連續(xù)依賴性定理。最后推導(dǎo)出混合邊界-初值問題下的Hamilton變分原理�；谄浇孛婕僭O(shè)和線性強(qiáng)化本構(gòu)理論,先求出扭矩和剪切應(yīng)變之間的關(guān)系,接下來提出臨界電流密度和剪切應(yīng)變之間的線性弱化關(guān)系。最后通過數(shù)值結(jié)果,討論與分析外加扭矩以及超導(dǎo)核心的材料特性,對(duì)于結(jié)構(gòu)內(nèi)遷移流的影響。用多重等參有限元方法研究含環(huán)形邊裂紋功能梯度超導(dǎo)柱體在電磁體力作用下的斷裂問題。定義一個(gè)裂紋影響區(qū)域,用以表示裂紋對(duì)磁通密度和臨界電流密度的影響。在裂紋影響區(qū)域內(nèi)采用磁不穿透裂紋表面條件,在結(jié)構(gòu)其余部分采用廣義Irie-Yamafuji臨界電流密度模型。首先分析零場(chǎng)冷卻和場(chǎng)冷卻兩個(gè)過程中的磁通密度的分布。然后利用多重等參有限元的方法數(shù)值上求解增加場(chǎng)和減小場(chǎng)兩個(gè)過程中的裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子。引入雙指數(shù)模型來研究?jī)?nèi)含環(huán)形裂紋的功能梯度超導(dǎo)柱體的斷裂問題。其中所謂的雙指數(shù)模型就是材料的楊氏彈性模量沿徑向呈指數(shù)變化,并且臨界電流密度關(guān)于磁通密度呈指數(shù)變化。通過解析的方法將該裂紋問題轉(zhuǎn)化為求解一個(gè)對(duì)偶積分方程的問題,進(jìn)而通過Schmidt方法解出裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子。最后通過數(shù)值結(jié)果研究外加磁場(chǎng)、模型參數(shù)、裂紋尺寸等對(duì)裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響。研究遷移流作用下均勻超導(dǎo)柱體和功能梯度超導(dǎo)涂層間弧形界面裂紋的斷裂問題。首先在涂層區(qū)域內(nèi)提出擴(kuò)展廣義Irie-Yamafuji臨界電流密度模型。接著計(jì)算遷移流增加和減小全過程中超導(dǎo)復(fù)合柱體內(nèi)的臨界電流密度和磁通密度的分布。最后數(shù)值上求解代數(shù)方程組進(jìn)而得到形式較為簡(jiǎn)單的裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子和能量釋放率。該研究將對(duì)超導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供一定的幫助。
【關(guān)鍵詞】：基本定理 臨界電流密度模型 功能梯度超導(dǎo)柱體 多重等參有限元法 斷裂分析 應(yīng)力強(qiáng)度因子 能量釋放率
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM26;O341
【目錄】：

• 摘要3-5
• abstract5-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 選題背景與意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)13-15
• 1.3.1 本文的主要內(nèi)容13
• 1.3.2 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)13-15
• 第二章 微態(tài)熱磁電彈材料中的一些基本定理15-33
• 2.1 引言15
• 2.2 基本方程與相關(guān)假設(shè)15-18
• 2.2.1 基本方程15-17
• 2.2.2 相關(guān)假設(shè)17-18
• 2.3 互易定理18-22
• 2.4 解的唯一性定理22-26
• 2.5 連續(xù)依賴定理26-30
• 2.6 Hamilton變分原理30-33
• 第三章 Bi2223/Ag復(fù)合同心超導(dǎo)柱體的臨界電流扭矩依賴模型33-42
• 3.1 引言33
• 3.2 Bi2223/Ag復(fù)合同心柱體模型33-34
• 3.3 臨界電流的扭矩依賴模型34-37
• 3.3.1 扭矩與最外層剪應(yīng)變的關(guān)系34-36
• 3.3.2 臨界電流與最外層剪應(yīng)變的關(guān)系36-37
• 3.4 數(shù)值結(jié)果與討論37-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第四章 含環(huán)形邊裂紋功能梯度超導(dǎo)柱體在平行磁場(chǎng)作用下的斷裂問題42-59
• 4.1 引言42
• 4.2 問題描述和基本方程42-44
• 4.2.1 材料特性模型42-43
• 4.2.2 臨界電流密度模型43-44
• 4.3 磁通密度的分布及電磁體力44-51
• 4.3.1 增加場(chǎng)ZFC磁化過程44-46
• 4.3.2 減小場(chǎng)46-51
• 4.3.2.1 ZFC過程46-48
• 4.3.2.2 FC磁化過程48-51
• 4.4 多重等參有限元法及裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子51-52
• 4.5 數(shù)值結(jié)果與討論52-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第五章 含環(huán)形裂紋功能梯度超導(dǎo)柱體的斷裂問題59-70
• 5.1 引言59
• 5.2 問題描述及基本解59-63
• 5.2.1 雙指數(shù)模型60
• 5.2.2 減小場(chǎng)場(chǎng)冷卻(FC)磁化過程中的磁通分布60-61
• 5.2.3 裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子(SIFs)61-63
• 5.3 數(shù)值結(jié)果與討論63-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 遷移流作用下超導(dǎo)柱體和功能梯度涂層間弧形界面裂紋的斷裂分析70-85
• 6.1 引言70
• 6.2 問題描述與基本方程70-76
• 6.2.1 材料特性模型71
• 6.2.2 臨界電流密度模型71
• 6.2.3 遷移流作用下臨界電流密度和磁通密度的分布71-75
• 6.2.3.1 遷移流增加過程71-73
• 6.2.3.2 遷移流減小過程73-75
• 6.2.4 裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子和能量釋放率75-76
• 6.3 數(shù)值結(jié)果和討論76-84
• 6.4 本章小結(jié)84-85
• 第七章 結(jié)論與展望85-87
• 7.1 結(jié)論85-86
• 7.2 展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-92
• 致謝92-93
• 附錄A93-96
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文96-97

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