高温超导带材超导涂层局部脱黏后的电磁力学行为分析

高温超导带材因其高载流z能力、低交流损耗等优点, 在超导领域得到了广泛的关注, 然而在带材的应用中出现的力学问题严重阻碍了其应用. 基于此, 本文分析了受外部磁场激励YBCO高温超导带材在超导层局部脱黏后的电磁力学响应. 基于超导临界态Bean模型和弹性力学平面应变方法, 给出了超导薄膜内正应力与基底界面处切应力相关联的控制方程, 基于数值方法研究了超导薄膜内的正应力及基底界面处的切应力随外部磁场的变化规律. 结果显示: 在脱黏区域附近, 超导薄膜内的正应力和基底$\!-\!$薄膜界面处的切应力急剧增大, 该正应力及切应力极易引起超导层的进一步脱黏. 同时, 剪切应力在结构边缘处出现极值. 基底材料的属性, 特别是杨氏模量对结构内的应力影响显著, 在软基底材料结构中, 超导薄膜内将出现较大的正应力, 而基底材料较硬时, 在基底$\!-\!$薄膜界面处将出现较大的剪切应力, 这些因素均会引起超导涂层结构的力学及电学性能的退化. 本文研究可望为超导带材的加工制备及脱黏的处理提供一定的理论指引.      

临界电流密度对圆柱状超导体力学特性的影响

高温超导体具有较高的临界温度、高载流能力和低能耗特性,在电力领域得到了广泛的应用,其在通有承载电流情况下的力学特性得到了广泛的关注.研究了承载电流情形下圆柱状超导结构内的磁通钉扎力学响应.考虑临界电流密度沿径向非均匀分布,基于临界态Bean模型,获得了圆柱状超导结构内的感应磁场及电流的分布规律.结合平面应变方法,给出了结构内磁通钉扎力、应力及磁致伸缩的解析表达式.结果表明:临界电流密度非均匀分布时,超导结构内的应力变化趋势与均匀分布时一致,然而临界电流密度的非均匀分布将导致超导结构内的应力和磁致伸缩的极值增大,并引起结构内局部径向应力大小发生改变以及环向应力分布不连续.本研究表明临界电流密度非均匀性对超导结构力学性能的影响是显著的,可为超导体的设计和实际应用提供参考依据.