CORC电缆中超导带材在缠绕、弯曲和扭曲变形下的应变分析

CORC(conductor on round core)超导电缆是一种基于REBCO(rare-earth barium copper oxide)导体的高温超导电缆,已经成为迄今为止最灵活的高温超导(HTS)导体之一.然而,由于超导REBCO陶瓷材料的脆性,临界电流表现出敏感的应变依赖性,即临界电流与应变密切相关.该材料的应变一旦超过临界值,就会引发明显的衰减.除此之外,由于带材缠绕和电缆绞合后的复杂变形,切实存在一个实际性的挑战,即如何准确预测电缆超导带材在各种变形下的轴向应变.在本文中,我们建立了分析模型,可以用来准确计算CORC电缆的超导带材在电缆内芯上缠绕、电缆弯曲和扭曲变形等实际条件下的轴向应变.并且通过比较分析结果与有限元数值结果和实验数据,验证了分析模型,即超导带的临界电流随CORC电缆的核心直径而变化.在轴向应变结果的基础上,进一步确定了临界参数,即超导层的轴向应变恰好达到临界应变时的参数,如临界核心直径、临界弯曲直径和临界绞距等.对CORC电缆中REBCO超导带材的应变分析研究将有助于CORC电缆的加工和进一步设计高水平的超导线圈和磁体.