超导线缆及超导对撞机磁体的电磁与力学性能研究

发布时间：2022-12-11 05:03

　　超导磁体具有能耗低、体积小、重量轻等优点,广泛应用于清洁能源、高能物理、交通运输以及医疗器械等领域。超导磁体在实际运行环境（极低温、大电流以及高磁场）中,承受着生产制备过程中的残余应力、低温冷却过程中的热应力以及运行过程中电磁力的作用,使得磁体结构处在高应力应变状态。由于构成超导磁体的低温超导股线具有应变敏感性,在高应变作用下会引起超导股线输运性能的退化进而影响电缆以及磁体的性能,高应力会导致磁体结构的破坏。力学变形对于超导股线输运性能的影响和超导磁体结构的应力分析成为影响股线工程应用与磁体设计、安全稳定运行的重要因素,这也是目前应用超导研究的热点课题。基于此,本论文对超导线缆及超导对撞机磁体的电磁与力学性能进行了研究。首先,对Nb₃Sn超导股线在弯曲应变作用下的输运性能和股线的交流损耗展开研究。基于超导股线均匀连续体模型,利用有限元方法求解了股线输运控制方程,考虑了超导丝在大弯曲应变作用下发生断裂以及断裂引起的求解域和边界条件的改变。研究结果表明:在弯曲应变作用下,股线横截面上的电场分布呈非对称分布特征,大弯曲应变作用下股线横截面上的电流非均匀分布加剧进而造成股... 

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

LHC偶极子磁体在低温恒温器中横截面示意图：1.换热器管；2.超导引线；3.超导线圈；4.屏蔽器；5.真空室；6.辐射屏蔽罩；7.HeII通道；8.热屏蔽器(55to75

ITER磁体系统示意图

ITER磁体系统的四种线圈：(a)TF线圈；(b)PF线圈；(c)CS线圈；(d)CC线圈

【参考文献】：
期刊论文
[1]细观力学有限元法预测复合材料宏观有效弹性模量[J]. 雷友锋,魏德明,高德平.  燃气涡轮试验与研究. 2003(03)

博士论文
[1]Nb3Sn材料及其股线的若干力—电性能研究[D]. 罗威.兰州大学 2012
[2]耦合作用下线材结构力电性能分析[D]. 乔力.兰州大学 2011



本文编号：3718189