超導材料的臨界性能、交流損耗以及力學特性的理論研究.pdf

1、超導體一般處于強磁場、大電流等復雜物理環(huán)境中，其臨界性能會受到外加磁場、電流和機械荷載等因素的影響。超導材料在傳輸電流時會產(chǎn)生交流損耗，在電磁體力作用下會發(fā)生力學變形甚至破壞。研究超導材料在多物理場下的臨界性能、交流損耗以及力學特性對于其實際應用非常重要。本學位論文從宏觀角度研究了非理想第 II類超導體的斷裂行為、磁彈性變形以及交流損耗等問題，從微觀角度分析了理想第II類超導體的臨界性能以及磁通流動不穩(wěn)定特性。
　　本研究主要內(nèi)容

2、包括：⑴基于臨界態(tài)模型和超導薄帶磁通穿透理論，數(shù)值研究了含有一條中心裂紋和兩條共線裂紋的超導薄帶斷裂行為。采用虛擬裂紋閉合法，求得最大應力強度因子出現(xiàn)在磁場下降階段。運用場相關的臨界態(tài)模型計算得到的最大應力強度因子大于Bean模型得到的最大值。由于電流密度跟磁場的相關性，采用場相關的臨界態(tài)模型得到的結(jié)果比Bean模型的結(jié)果更加準確?？紤]鐵磁基底對超導薄帶電磁響應的影響，理論研究了超導/鐵磁復合雙層帶在運輸電流和垂直磁場下的磁彈性變形，并

3、且與數(shù)值計算結(jié)果吻合。⑵對于二代高溫超導電纜的交流損耗，采用保角變換的方法，研究了弧形超導/鐵磁雙層帶以及其圓周排列形成的超導電纜的交流損耗規(guī)律，并且在小電流或小磁場下給出了交流損耗的解析式。重點討論了外場幅值、弧形超導帶寬度以及圓柱上超導帶的數(shù)量對超導電纜交流損耗的影響。⑶基于變形超導體的金茲堡-朗道理論，研究了應變對第II類超導體上臨界磁場和下臨界磁場的影響。上臨界磁場隨著應變的增加而減小，這與現(xiàn)有的實驗結(jié)果基本一致。進一步從理論上

4、預測下臨界磁場隨應變的增加而增加，并分析了耦合參數(shù)和金茲堡-朗道參量?對下臨界磁場的作用。結(jié)合二流體模型，給出了應變與超導臨界溫度的關系表達式。臨界溫度隨著應變的增加而降低，并且拉伸應變和壓縮應變對超導臨界溫度的影響是非對稱的，這與小應變情形下的實驗結(jié)果一致。根據(jù)時間相關的金茲堡-朗道理論研究含有裂縫缺陷的細觀超導體的渦旋動力學和電場引起的磁通流動不穩(wěn)定性。數(shù)值模擬了相滑移線的出現(xiàn)過程及其對超導體內(nèi)電流-電壓特征曲線的影響。探討了裂縫傾