超导现象是20世纪最大的科学发现之一。随着新型超导材料的不断研发，超导材料及其强磁场超导磁体的研制设计已成为各类高性能前沿科学装置与工程装置研发的基础，是一极具前沿战略性的高新科技领域，具有很强的学科交叉特征，其中力学变形影响已成为制约强场超导磁体开发研制的关键环节之一。本书作者及其研究团队自20世纪90年代以来一直围绕超导材料及结构的力学特性开展研究，本书主要围绕强磁场超导磁体研制设计过程中所涉及的极低温、强载流和强磁场极端使役环境下的电—磁—热—力多场相互作用的非线性力学行为研究，详细介绍了超导材料及其复合材料结构的宏观物理与力学行为的理论建模、数值计算、实验测量与实验装置研制等，包括已有实验结果的理论预测、理论方法的实验验证、新的实验特征揭示和基于力学研究的超导磁体成功设计与研制等。
样章试读
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(下)
第九章超导线绞缆复合材料结构的多场藕合力学1
9.1绞缆结构的制备概述及主要特征1
9.2超导股线的理论建模及其力学行为2
9.2.1复合材料细观力学基础4
9.2.2Nb3Sn超导股线的理论建模6
9.2.3Nb3Sn超导股线的弹性变形及临界参数9
9.3超导股线的跨尺度有限元模型及力学行为研究15
9.3.1组分材料的宏观塑性力学行为17
9.3.2股线的多层级跨尺度模型及多丝绞扭模型18
9.3.3考虑影响股线力学行为的主要因素24
9.3.4定量预测结采对典型实验的模型验证及结果讨论34
9.3.5模型的推广——Bi-2212线材的多丝模型38
9.4多层级复合绞缆结构的力学行为分析40
9.4.1超导电缆力学行为研究方法概述40
9.4.2考虑.绞缆特征的超导电缆有限元模式42
9.4.3电缆中超导丝的力学分析与电流分布特征52
9.5Rutherford电缆的力学行为分析62
9.5.1Rutherford电缆概述62
9.5.2Rutherford电缆的均匀化模型62
9.5.3有限元的定量分析计算68
9.5.4理论预测结果及讨论70
参考文献74
第十章超导带材及其复合材料结构的力学行为分析81
10.1主要制备特征概述81
10.2二代高温超导带材的界面应力分析82
10.2.1超导薄膜一基底系统的力学建模82
10.2.2超导薄膜电磁分析88
10.2.3简化的超导薄膜一基底系统中的应力和变形90
10.3单层超导带材剥离强度的力学行为分析102
10.3.1二代高温超导带材的层间剥离行为特征102
10.3.2剥离力学模型的建立104
10.3.3理论预测结呆的验证108
10.3.4剥离强度和界面开裂特征108
10.3.5断裂韧皮、剥离强度和Cu层厚度对剥离强度的影响112
10.3.6热残余应力和基体层厚度对剥离强度的影响115
10.4CORC超导电缆的力学模型及理论预测120
10.4.1高温超导CORC电缆的绕缆过程特征120
10.4.2有限元定量分析模型121
10.4.3绕制参数对带材应变及超导性能的影响特征124
10.5TSSC高温超导电缆的力一电一磁一热藕合模型131
10.5.1超导带材等效性能参数的确定131
10.5.2热一力一电一磁多场搞合基本控制方程132
10.5.3理论预测结果及讨论134
参考文献139
第十一章超导磁体多场藕合非线性力学的理论模型及定量分析145
11.1高场超导磁体及力学研究的相关进展145
11.2元绝缘单饼超导线圈的热稳定性及力学行为148
11.2.1元绝缘线圈多物理场模型148
11.2.2数值模型的验证153
11.2.3失超过程中的力学响应154
11.3无绝缘层缠绕线圈的力学行为160
11.3.1等效电路模型160
11.3.2二维热传导及力学模型162
11.3.3层缠绕线圈中的温度及电流分布163
11.3.4层缠绕线圈中的应力分布165
11.4强场超导线圈磁体研制设计中的多场糯合力学分析168
11.4.1基本方程169
11.4.2多场搞合定量求解方法及计算流程171
11.4.3模型预测结果与实测值的比较173
参考文献181
第十二章高温超导块材的力学行为理论分析187
12.1超导块材及其力学特性187
12.2超导块体的磁化过程189
12.3有限厚度超导圆柱体和圆环的磁致伸缩力学行为191
12.3.1有限长超导圆柱192
12.3.2有限长超导圆环195
12.4超导块体中的断裂行为198
12.4.1超导块体内的中心裂纹199
12.4.2零场冷磁化过程的断裂力学特征201
12.4.3场冷磁化过程的断裂力学特征202
12.4.4斜裂纹及其扩展路径203
12.5脉冲场条件下的应力强度因子207
12.5.1近场动力学的基本理论207
12.5.2定量分析方法211
12.5.3脉冲场条件下的应力强度因子212
12.5.4舍中心裂纹及孔洞(Ag夹杂)的应力强度因子217
参考文献219
第十三章高温超导薄膜力学226
13.1超导薄膜及薄膜应力226
13.2超导薄膜应力曲率理论模型227
13.2.1轴对称情形超导薄膜应力曲卒模型228
13.2.2非轴对称超导薄膜应力曲卒模型234
13.2.3理论模型讨论244
13.3极端环境下的激光剪切于涉方法244
13.3.1相干梯皮敏感方法介绍245
13.3.2低温环境下的CGS方法248
13.4超导薄膜在冷却和磁化过程中的应力分布255
13.4.1冷却过程中的热应力分布255
13.4.2准静态磁化过程中的电磁应力分布261
13.4.3脉冲场磁化过程中的电磁应力分布266
13.5本章小结269
参考文献269
第十四章高温超导悬浮动力学272
14.1高温超导磁悬浮系统准静态悬浮力的基础实验272
14.1.1实验测量革统简介272
14.1.2高温超导悬浮革统悬浮力距离磁滞回线的交叉现象276
14.1.3不同条件下超导磁悬浮的电磁力特性279
14.2高温超导磁悬浮力特征的准静态理论研究284
14.2.1磁通冻结——镜像模型284
14.2.2磁通凉结——镜像模型的修正285
14.3高温超导悬浮振动中心漂移的典型实验特征及其理论研究290
14.3.1高温超导悬浮革统的振动中心悬浮漂移实验特征290
14.3.2高温超导悬浮革统非线性响应的数值模型301
14.3.3超导悬浮革统动态响应磁热不稳定计算316
参考文献320
第一章绪论
目录
(上)
第二章超导材料的极低温基础力学与物理实验及实验装置研制
第三章超导电—磁—热—力的基本方程
第四章多场相互作用的非线性计算方法
第五章临界电流测量方法与工程应用的评估
第六章超导块材与超导薄膜物理特征的理论预测
第七章力学变形对临界电流降低的退化机理研究
第八章超导结构的交流损耗及其失超的应变检测
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