本文關(guān)鍵詞：超導材料的幾個力學問題

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

【摘要】：超導材料作為一種新型智能材料,近年來得到了廣泛研究,也形成了一套相對完整的理論體系。高溫超導體所具有的獨特性質(zhì)使其在電力技術(shù)、通信技術(shù)、機械制造技術(shù)等先進智能科技中得到了廣泛應用。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體在磁場或遷移流環(huán)境下工作時會受到較強的復雜電磁體力的作用,因此研究超導材料的力學特性和斷裂行為具有非常重要的意義。本文著重研究超導材料的相關(guān)力學問題,對基本力學理論在電磁材料上的擴展、超導材料力學行為與電磁特性之間的關(guān)系以及超導材料斷裂特性分析等問題進行了較為全面且深入的研究。具體工作如下:建立一個涉及到不同時刻的兩個力學過程的互易關(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外部系統(tǒng)的方法證明連續(xù)依賴性定理。最后推導出混合邊界-初值問題下的Hamilton變分原理。基于平截面假設和線性強化本構(gòu)理論,先求出扭矩和剪切應變之間的關(guān)系,接下來提出臨界電流密度和剪切應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核心的材料特性,對于結(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柱體在電磁體力作用下的斷裂問題。定義一個裂紋影響區(qū)域,用以表示裂紋對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。首先分析零場冷卻和場冷卻兩個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)值上求解增加場和減小場兩個過程中的裂紋尖端應力強度因子。引入雙指數(shù)模型來研究內(nèi)含環(huán)形裂紋的功能梯度超導柱體的斷裂問題。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)化為求解一個對偶積分方程的問題,進而通過Schmidt方法解出裂紋尖端應力強度因子。最后通過數(shù)值結(jié)果研究外加磁場、模型參數(shù)、裂紋尺寸等對裂紋尖端應力強度因子的影響。研究遷移流作用下均勻超導柱體和功能梯度超導涂層間弧形界面裂紋的斷裂問題。首先在涂層區(qū)域內(nèi)提出擴展廣義Irie-Yamafuji臨界電流密度模型。接著計算遷移流增加和減小全過程中超導復合柱體內(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)方程組進而得到形式較為簡單的裂紋尖端應力強度因子和能量釋放率。該研究將對超導復合結(jié)構(gòu)的設計與應用提供一定的幫助。
【關(guān)鍵詞】：基本定理 臨界電流密度模型 功能梯度超導柱體 多重等參有限元法 斷裂分析 應力強度因子 能量釋放率
【學位授予單位】：石家莊鐵道大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點13-15
• 1.3.1 本文的主要內(nèi)容13
• 1.3.2 本文的主要創(chuàng)新點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15-18
• 2.2.1 基本方程15-17
• 2.2.2 相關(guān)假設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復合同心超導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 扭矩與最外層剪應變的關(guān)系34-36
• 3.3.2 臨界電流與最外層剪應變的關(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柱體在平行磁場作用下的斷裂問題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ZFC磁化過程44-46
• 4.3.2 減小場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力強度因子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 減小場場冷卻(FC)磁化過程中的磁通分布60-61
• 5.2.3 裂紋尖端應力強度因子(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 裂紋尖端應力強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87-92
• 致謝92-93
• 附錄A93-96
• 個人簡歷、在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文96-97

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王海軍,胡宗軍,劉一華;確定復雜形狀平面板的應力強度因子[J];安徽工程科技學院學報;2002年03期

2 許英姿,任傳波;求解裂紋端部應力強度因子的混合方法[J];淄博學院學報(自然科學與工程版);2002年02期

3 劉希國,張雙寅;纖維復合材料復合型斷裂正應力強度因子比準則[J];力學與實踐;2003年02期

4 高瑞霞,劇錦三,蔣秀根,莊金釗;裂縫邊緣凸起變形對帶裂縫柱形薄壁結(jié)構(gòu)應力強度因子的影響初探[J];中國農(nóng)業(yè)大學學報;2004年06期

5 劉小妹,劉一華,梁擁成;一種確定雙重應力強度因子的數(shù)值方法[J];上海工程技術(shù)大學學報;2005年02期

6 胡衛(wèi)華;;多裂紋板的應力強度因子研究[J];科技信息;2010年10期

7 張彩鳳;;基于有限元方法計算應力強度因子的研究[J];湖南科技學院學報;2013年08期

8 朱蘋,王志群,亓超,季京瑋;C型試樣應力強度因子的計算[J];力學與實踐;1983年05期

9 俞秉義 ,陳四立;一種求應力強度因子的新方法—類比法[J];沈陽機電學院學報;1985年01期

10 湯任基;加強空心圓柱中縱向貫穿裂紋的熱擊應力強度因子[J];力學學報;1987年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王燦;孫士勇;陳浩然;;無網(wǎng)格法分析雙材料中裂紋位置對應力強度因子的影響[A];復合材料——基礎(chǔ)、創(chuàng)新、高效：第十四屆全國復合材料學術(shù)會議論文集（下）[C];2006年

2 董世明;王清遠;舒尚文;;巴西圓盤試件應力強度因子研究的若干進展[A];四川省力學學會2008年學術(shù)大會論文集[C];2008年

3 王勇;王鐘羨;陳宜周;蔣家羚;;含裂紋圓筒體抗扭剛度和第三型應力強度因子的計算[A];疲勞與斷裂2000——第十屆全國疲勞與斷裂學術(shù)會議論文集[C];2000年

4 韋昌芹;邵永波;;管節(jié)點中穿透裂紋的應力強度因子分析[A];第14屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集（第一冊）[C];2005年

5 董世明;王清遠;舒尚文;;扁平巴西圓盤試件的應力強度因子分析[A];第十四屆全國疲勞與斷裂學術(shù)會議論文集[C];2008年

6 蘇成;鄭淳;;應力強度因子可靠度分析的響應面—蒙特卡羅法[A];第十四屆全國疲勞與斷裂學術(shù)會議論文集[C];2008年

7 鄒廣平;唱忠良;曲嘉;;緊湊拉伸試樣應力強度因子的動態(tài)響應[A];第七屆海峽兩岸工程力學研討會論文摘要集[C];2011年

8 劉賀翔;陳珂;毛靈濤;;測取不同縫長單縫有機玻璃梁應力強度因子的試驗研究[A];北京力學會第17屆學術(shù)年會論文集[C];2011年

9 程宸;萬水;蔣正文;;基于界面力學的有限元方法計算正交各向異性材料的應力強度因子[A];第十九屆玻璃鋼/復合材料學術(shù)交流會論文集[C];2012年

10 南海順;王保林;;納米尺度下表面殘余應力對應力強度因子的影響[A];第16屆全國疲勞與斷裂學術(shù)會議會議程序冊[C];2012年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳康;梯度非均勻復合材料熱力學響應及斷裂特性的有限元研究[D];南京航空航天大學;2014年

2 李曰兵;基于概率分析的反應堆壓力容器缺陷評定方法[D];浙江工業(yè)大學;2014年

3 席婧儀;水泥基脆性材料不等長裂紋相互作用與擴展規(guī)律研究[D];中國礦業(yè)大學(北京);2015年

4 代鵬;用塑性修正的應力強度因子幅描述疲勞裂紋擴展[D];上海交通大學;2014年

5 彭波;熱力耦合下裂紋與夾雜相互作用近似解研究[D];上海交通大學;2015年

6 趙晉芳;多部位損傷結(jié)構(gòu)應力強度因子算法研究[D];東北大學;2010年

7 劉曉宇;關(guān)于裂紋安全評定及TOFD檢測標準的研究[D];北京化工大學;2012年

8 高志文;高溫超導塊材在電磁力作用下的斷裂特性理論研究[D];蘭州大學;2008年

9 賈宏志;含裂紋結(jié)構(gòu)加固問題中的哈密頓體系方法[D];大連理工大學;2012年

10 趙傳宇;CFL加固鋼板中表面裂紋擴展規(guī)律研究[D];華南理工大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 許煥;長輸管道缺陷評定理論與應用研究[D];西安石油大學;2015年

2 高科;基于斷裂力學的正交異性鋼橋面板疲勞性能研究[D];西南交通大學;2015年

3 張衛(wèi)星;單晶硅壓痕微裂紋擴展力學行為研究[D];昆明理工大學;2015年

4 李城城;含裂紋梭形變截面偏心受壓薄壁柱的穩(wěn)定性研究[D];西安建筑科技大學;2015年

5 葉申;含表面裂紋損傷船體典型結(jié)構(gòu)應力強度因子簡化計算方法研究[D];大連理工大學;2015年

6 鐘海英;壓電與準晶材料中復雜缺陷問題的研究[D];內(nèi)蒙古師范大學;2015年

7 林志明;鋼構(gòu)件應力強度因子的有限元分析[D];大連海事大學;2014年

8 夏詩畫;基于斷裂理論的縱向開裂運營隧道的安全性研究[D];重慶交通大學;2015年

9 闞金梅;含裂紋樹脂材料應力強度因子及J積分數(shù)值模擬研究[D];青島科技大學;2015年

10 宮經(jīng)全;三維Ⅰ型和Ⅰ/Ⅱ復合型裂紋應力強度因子的分析[D];南昌航空大學;2015年

，

本文編號：791286