超导线圈低/变温热膨胀系数预测与实验

为表征超导线圈低/变温环境热膨胀系数，首先基于细观力学有限元方法建立了超导线圈代表性体积元模型，并利用多项式函数赋予材料属性进一步完成低/变温环境热膨胀系数有限元预测，通过复合律公式计算出理论值验证了有限元模型的准确性。其次，基于应变片测量热膨胀系数的原理，搭建了超导线圈低/变温热膨胀系数测量系统，最后，针对常规材料热膨胀系数进行了实验测量，验证了搭建系统的可靠性。进一步地，基于上述基础表征研究，开展了超导线圈相关低温测量的实验研究，得到了极端低/变温环境下超导线圈热应变、热膨胀系数与温度之间明显的非线性关系，且实验测试结果与理论值吻合良好。该数值模型、实验方法与测试系统的成功发展一方面丰富了极端环境下材料热膨胀系数的表征方法，另一方面，将为我国各类大型超导磁体结构设计、制备与实验提供重要参数与热-力学基础测试平台。