一种超导带材在多变形模式的临界特性测试方法技术

本发明专利技术公开了一种超导带材在多变形模式下的临界特性测试方法，包括：选择当前待测的超导带材多变形模式；若选择弯曲变形模式，则进一步选择曲率规格，将符合当前规格的部件固定在G10拉杆三的下端，并选择适当长度的一整根带材进行弯曲变形的临界测试，并进行在线应力调节；若选择拉伸和扭曲变形模式，则选择可更换夹持部件的拉伸和扭转角度规格，将符合角度规格的可更换夹持部件固定在G10拉杆三的下端，并选择适当长度的二根带材进行拉伸和扭曲变形的临界测试；本发明专利技术通过设置轴对称的结构、比较观察无加载电流的超导带材和加载电流的超导带材之间应力差值，找到了热应力扰动造成的误差值，从而消除了叠加应力中的干扰因素，提高了应力测试的精度。提高了应力测试的精度。提高了应力测试的精度。

A test method for the critical characteristics of superconducting tapes in multi deformation mode

【技术实现步骤摘要】
一种超导带材在多变形模式的临界特性测试方法


[0001]本专利技术涉及超导带材临界特性测试的领域，具体涉及一种超导带材在多变形模式下的临界特性测试方法。

技术介绍

[0002]自1911年荷兰物理学家麦林昂尼斯发现汞在低温下具有的“零电阻”、“迈斯纳效应”的超导特性，就展示出来诱人的应用前景。目前超导材料以及相关技术正在越来越多地应用于科研、交通、电力、能源、生物医学、国防军事等诸多领域，然而由于受极端低温工作环境的制约和高成本，以及核心原材料供给问题，低温超导应用正在面临着越来越显著的危机与挑战。近年来，随着高温超导带材的实用化进程进一步加快，世界上许多高科技公司、研究机构和大学实验室相继开展了基于高温超导带材测试及绕制的研究。
[0003]在工程实践与研究中表明，高温超导材料在外界机械压力或变形情形下，会出现临界特性的改变，主要表现为临界电流Ic的退化现象，甚至失去超导特性。可见高温超导材料的特性不但受到其物理性能的影响，还收到其力学性能的显著影响。在实际应用中不免受到外界的机械载荷、电磁力载荷、温度扰动等等其他类型的载荷。因此，开展极端环境条件下的超导带材力学问题，直接关系到高温超导磁体的安全设计与稳定运行，亟需发展相应的可以提供极端多场环境并能表征高温超导电磁材料热学、电磁学和力学宏微观性能的测试平台和评估手段等。
[0004]现有技术超导带材应力测试装置如图8所示，其存在的问题之一：无法在线调节应力：传统方法预先在室温环境下调整好变形应力：将带材粘贴到横梁的上表面上，通过转动横梁两侧之间的双向丝杠螺母实现横梁左右两个支点之间的距离增加，从而给带材施加拉伸应力。缺点是：一旦调整好变形应力将其放入超低温环境中测试，在测试过程中无法在线调节应力。因为承载带材和承载双向丝杠调节螺母的都是同一个机构_横梁，其中应力变形手工调节只能在常温环境下、超导带材测试也只能在超低温环境下，由于是同一个机构由于不能拆分，所以传统方法不能做到一边测试一边在线调节应力。其存在的问题之二：无法在采用同一传动机构装置中，实现弯曲、拉伸和扭转的多变形模式测试，如图8所示的采用双向丝杠调节螺母的方法，该方法仅限于拉伸和弯曲测试，而不能实现扭转的测试，若要实现扭转的测试，必须采用另外一种传动机构。其存在的问题之三：应力测试中不能消除热应力的扰动误差，当给带材加载电流时会产生热应力，此时作用在超导带材上的应力就是叠加应力，例如测试超导带材的弯曲应力，由于加载了电流，读出的应力中包含的热应力的干扰因素，但是由于叠加在一起，无法消除热应力带来的误差。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种超导带材在多变形模式的临界特性测试方法，目的之一在于解决传统方法无法在线调节应力的问题，目的之二在于解决无法在同一个传动机构装置中进行多边形模式测试的问题；目的之三在于解决应力测试中不能消
除热应力的扰动误差的问题。
[0006]本专利技术为解决其技术问题采用以下技术方案：
[0007]一种超导带材在多变形模式下的临界特性测试方法，该测试方法基于一种超导带材在多变形模式的临界特性测试装置，该装置包括：该装置包括：由上下两层构成的骨架支撑和真空腔1、穿过骨架支撑和真空腔1的上下两层并向下延伸至超低温测试层的可调拉力部件2、固接在可调拉力部件2底端的带材夹持工装3、以及布设在待测超导带材上的电流引线端子4；所述骨架支撑和真空腔1，其上层为室温环境、用于可调拉力部件2在室温环境下进行在线调节应力；其下层为真空环境、设有真空腔、真空腔用于隔绝热气；所述带材夹持工装3包括固定夹持部件3
‑
1、可更夹持部件，所述的可换夹持部件，包括可更换弯曲工装夹持部件3
‑
2、可更换拉伸扭转工装夹持部件3
‑
3，通过不同夹持部件的组合装置，可实现对带材拉伸、弯曲、扭转的多种变形模式；所述可更换拉伸扭转工装夹持部件3
‑
3采用能够消除非基准应力干扰的轴对称装置3
‑
1、3
‑3‑
2，该轴对称装置3
‑
1、3
‑3‑
2进行拉伸或扭转带材测试时，分别将两根带材固定在测试装置上，其中一根带材为基准带材、基准带材用于测试基准应力，另一根带材为非基准带材、非基准带材用于测试叠加应力；
[0008]所述可调拉力部件2包括上、中、下三层，上层对应骨架支撑和真空腔1的室温环境，中层对应骨架支撑和真空腔(1)的真空环境，上层设有调节螺母2
‑
2、压力传感器2
‑
3，中层设有金属波纹管2
‑
4，上层和中层共用一个不锈钢可调丝杆2
‑
1，下层设有G10拉杆2
‑
5，所述可调拉力部件2通过旋转调节螺母2
‑
2，改变可调丝杆2
‑
1行程实现对带材的应力加载，通过读取压力传感器2
‑
3的变化，获得带材所承受的拉力，其中带材所承受的压力为δ＝F/A，其中δ：应力；F：拉力；A：带材的截面积；所述的非基准应力干扰包括热应力的干扰；
[0009]所述可调拉力部件2的第三层设有3根G102
‑
5拉杆，中间为G10拉杆三2
‑5‑
3，两侧为G10拉杆一2
‑5‑
1、G10拉杆二2
‑5‑
2，两侧的G10拉杆一2
‑5‑
1、G10拉杆二2
‑5‑
2与不锈钢可调丝杆2
‑
1连接，中间的G10拉杆三2
‑5‑
3是固定不动的、没有与不锈钢可调丝杆(2
‑
1)连接，当旋转调节螺母(2
‑
2)时，G10拉杆一2
‑5‑
1、G10拉杆二2
‑5‑
2随着金属波纹管2
‑
4上下移动，由于带材固定在G10拉杆一2
‑5‑
1、G10拉杆二2
‑5‑
2的末端，所以带材也随着金属波纹管2
‑
4上下移动；
[0010]所述的固定夹持部件3
‑
1，分别通过螺栓与G10拉杆一2
‑5‑
1、G10拉杆二2
‑5‑
2实现固定连接，其在应力的加载的过程中，随着可调拉力杆一起上下移动；
[0011]所述的可更换弯曲工装夹持部件3
‑
2，包括圆柱支架3
‑2‑
1以及不同曲率支撑圆柱3
‑2‑
2，其中圆柱支架3
‑2‑
1固定在G10拉杆2
‑5‑
3上，支撑圆柱3
‑2‑
2放置在圆柱支架3
‑2‑
1上，带材绕过不同曲率支撑圆柱3
‑2‑
2可实现模拟在不同的弯曲半径下，进行临界特性的测试；
[0012]其特点是，该测试方法包括以下步骤：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导带材在多变形模式下的临界特性测试方法，该测试方法基于一种超导带材在多变形模式的临界特性测试装置，该装置包括：该装置包括：由上下两层构成的骨架支撑和真空腔(1)、穿过骨架支撑和真空腔(1)的上下两层并向下延伸至超低温测试层的可调拉力部件(2)、固接在可调拉力部件(2)底端的带材夹持工装(3)、以及布设在待测超导带材上的电流引线端子(4)；所述骨架支撑和真空腔(1)，其上层为室温环境、用于可调拉力部件(2)在室温环境下进行在线调节应力；其下层为真空环境、设有真空腔、真空腔用于隔绝热气；所述带材夹持工装(3)包括固定夹持部件(3
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1)、可更夹持部件，所述的可换夹持部件，包括可更换弯曲工装夹持部件(3
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2)、可更换拉伸扭转工装夹持部件(3
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3)，通过不同夹持部件的组合装置，可实现对带材拉伸、弯曲、扭转的多种变形模式；所述可更换拉伸扭转工装夹持部件(3
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3)采用能够消除非基准应力干扰的轴对称装置(3
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1)、(3
‑3‑
2)，该轴对称装置(3
‑
1)、(3
‑3‑
2)进行拉伸或扭转带材测试时，分别将两根带材固定在测试装置上，其中一根带材为基准带材、基准带材用于测试基准应力，另一根带材为非基准带材、非基准带材用于测试叠加应力；所述可调拉力部件(2)包括上、中、下三层，上层对应骨架支撑和真空腔(1)的室温环境，中层对应骨架支撑和真空腔(1)的真空环境，上层设有调节螺母(2
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2)、压力传感器(2
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3)，中层设有金属波纹管(2
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4)，上层和中层共用一个不锈钢可调丝杆(2
‑
1)，下层设有G10拉杆(2
‑
5)，所述可调拉力部件(2)通过旋转调节螺母(2
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2)，改变可调丝杆(2
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1)行程实现对带材的应力加载，通过读取压力传感器(2
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3)的变化，获得带材所承受的拉力，其中带材所承受的压力为δ＝F/A，其中δ：应力；F：拉力；A：带材的截面积；所述的非基准应力干扰包括热应力的干扰；所述可调拉力部件(2)的第三层设有3根G10(2
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5)拉杆，中间为G10拉杆三(2
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3)，两侧为G10拉杆一(2
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1)、G10拉杆二(2
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2)，两侧的G10拉杆一(2
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1)、G10拉杆二(2
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2)与不锈钢可调丝杆(2
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1)连接，中间的G10拉杆三(2
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3)是固定不动的、没有与不锈钢可调丝杆(2
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1)连接，当旋转调节螺母(2
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2)时，G10拉杆一(2
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1)、G10拉杆二(2
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2)随着金属波纹管(2
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4)上下移动，由于带材固定在G10拉杆一(2
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1)、G10拉杆二(2
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2)的末端，所以带材也随着金属波纹管(2
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4)上下移动；所述的固定夹持部件(3
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1)，分别通过螺栓与G10拉杆一(2
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1)、G10拉杆二(2
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2)实现固定连接，其在应力的加载的过程中，随着可调拉力杆一起上下移动；所述的可更换弯曲工装夹持部件(3
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2)，包括圆柱支架(3
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1)以及不同曲率支撑圆柱(3
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2)，其中圆柱支架(3
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1)固定在G10拉杆(2
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3)上，支撑圆柱(3
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2)放置在圆柱支架(3
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1)上，带材绕过不同曲率支撑圆柱(3
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓锋，张素平，张天爵，王川，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：