非均匀电流密度对超导结构力学特性的影响研究

发布时间：2024-04-18 05:25

　　随着制备技术和实验室条件的不断发展与进步,临界温度越来越接近室温的超导材料不断被发现。高温超导材料因具有更加接近室温的临界温度和远超传统金属材料的高载流能力而被广泛应用于超导导线、超导磁轴承、飞轮储能系统、准永磁体和磁滞电机等领域。高温超导体内部由于缺陷或其他各种势阱束缚磁通线而产生磁通钉扎力,在高温超导材料实际应用中产生重要的影响。因此关于高温超导体由于磁通钉扎力作用下的力学特性研究一直是学者们关注的重点。并且越来越多的研究表明,高温超导材料中的临界电流密度并不是均匀分布于超导体内部。因此结合高温超导材料的应用背景,本论文研究了临界电流密度非均匀分布对圆柱状高温超导体的物理特性和力学特性的影响。首先,研究了承载电流作用下圆柱形超导结构的磁通钉扎力学响应。考虑临界电流密度沿半径方向非均匀分布,基于Bean模型得到了圆柱形超导结构的感应磁场和电流分布规律,结合平面应变法,磁通量的表达式,获得了超导结构中的钉扎力,应力和磁致伸缩的解析表达式。最后与临界电流密度均匀分布的结果进行对比。结果表明,临界电流密度非均匀分布特性对超导体内部电磁场分布和力学性能影响显著,超导体内磁场和电流的分布规律随...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1（a）长圆柱状超导结构示意图；（b）临界电流密度分布示意图

现的强度和刚度问题，有必要研究圆柱状高温超导结构中临界电流密度非均匀分布对其力学特性的影响。本章基于求解平面应变问题的方法和Bean临界态模型，考虑临界电流密度沿超导圆柱体半径方向呈非均匀分布的特性，解析得到了承载电流上升和下降过程中超导结构内局部磁通密度和电流密度分布规律，并给....

图3.1（a）长圆柱状超导结构示意图；（b）临界电流密度分布示意图

了外加磁场增大和减小过程中，圆柱状超导体内部的局部磁场和电流密度分布规律，同时得到了超导体的径向位移、径向和环向应力的解析表达。分析了临界电流密度非均匀分布特性影响下，II型超导圆柱体的力学响应。并讨论了指数模型参数和临界电流密度的不均匀程度对超导体磁化过程中应力分布的影响。这些....

图4.1（a）长圆柱状超导结构示意图；（b）临界电流密度分布示意图

峡樽锤呶鲁?疾牧显诘缌κ湓艘约俺?贾岢械确矫?的应用，对受磁场和电流共同作用的II型超导圆柱体的力学行为进行了研究。考虑了临界态Bean模型下，超导体内临界电流密度在不同分布状态时，外部场上升和下降过程中，结构内部的磁通密度和电流密度的分布。基于弹性力学理论，计算获得了超导体内应....

图4.2电流和磁场相互作用的方位关系图

非均匀电流密度对超导结构力学特性的影响研究38并且在该模型中，n=3时可以有效描述临界电流密度的非均匀特性，因此我们选取n=3时的情况进行分析。此时在超导长圆柱中，从外到内被分为三层，半径依次为a1、a2、a3且各层半径之间有如下关系：132122,,3,assaRsaa====....

本文编号：3957490