【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高温超导块材强电应用领域,具体涉及一种场冷却充磁过程中矩形高 温超导块材应力的计算方法。
技术介绍
大尺寸单畴RE-Ba-Cu-〇(RE指的是稀土元素)高温超导块材具有较高的临界电流 密度,在低温下有较强的俘获磁通能力,这使得其在许多领域具有广泛的应用前景。场冷却 充磁是高温超导块材一种重要的励磁方法,一般由超导磁体作为块材的励磁设备。由于超 导磁体产生的磁场较大,因此和脉冲充磁相比,场冷却充磁更易于使块材捕获较高的磁场。 高温超导块材是脆性陶瓷材料,其机械强度(尤其是抗拉强度)较小,而高温超导块材在制 作过程中其内部不可避免地会有微裂纹、微空隙的出现。在矩形高温超导块材场冷却充磁 过程中,作用在高温超导块材上的洛伦兹力有可能导致块材的破坏,从而使超导电性局部 或整体退化。矩形高温超导块材的最大捕获磁场受到材料力学特性的限制。 由于现有对矩形高温超导块材在场冷却充磁磁场作用下应力的计算中超导本构 关系多选择临界态模型,而临界态模型给出的是块材内部准静态磁通运动时的磁场分布, 因此应用临界态模型求解块材中电磁力所致应力的计算中,都没有包含外磁场的变化速度 对应力大小和分布的影响。然而在实际进行矩形高温超导块材场冷却充磁中发现超导磁 体磁场减小速度过快可能导致块材破裂,即外磁场减小速度影响块材内部应力的大小和分 布。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够反映场冷却磁场减小速度对矩形高温超导块材 应力影响的计算方法,使得矩形高温超导块材内部应力的大小和分布与场冷却磁场减小速 度具有定量关系。 为实现上述目的,本专利技术采用 ...
【技术保护点】
一种场冷却充磁过程中矩形高温超导块材应力的计算方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:A.块材在有外磁场Bfc存在的条件下由正常态冷却为超导态,然后外磁场以某一速度减弱直到为0,由此完成场冷却下块材的充磁;当外磁场由冻结磁场Bfc下降到任意值Ba时,用x0代表磁通涡旋线方向发生反转的最前端,即0≤x≤x0区域内磁场没有发生变化,称为磁通非活动区域;x0<x≤w的区域磁场发生了变化,称为磁通活动区域,矩形块材沿x方向的厚度为2w;同时考虑超导Bean模型和黏性磁通流动,得到场冷却磁场减小过程中矩形块材内部磁场的分布为:B(x,t)=Bfc0≤x≤x0Ba(t)+μ0[Jc+(ηυ0/φ0)](w-x)x0≤x≤w]]>这里Ba(t)=Bfc‑μ0[Jc+(ηυ/φ0)]υ0t,x0=w‑υ0t;其中,Jc是临界电流密度(按照Bean模型,其为常数),υ0为恒定的黏性磁通流动速度,η是磁通运动时的黏性系数,φ0是磁通量子数,μ0为真空中的磁导率;B.对步骤A中Ba(t)的表达式两边关于时间t求导数,得到外磁场下降速度为dBa/dt=‑μ ...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员:杨勇,
申请(专利权)人:北京有色金属研究总院,
类型:发明
国别省市:北京;11
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