一种基于跨尺度数值计算的超导磁体结构力学优化方法技术

技术编号:41537108 阅读:37 留言:0更新日期:2024-06-03 23:15
本发明专利技术涉及一种基于跨尺度数值计算的超导磁体结构力学优化方法,包括步骤:基于超导磁体的初始结构,计算超导磁体宏观等效各向异性均匀化材料参数;基于获取的材料参数,建立宏观有限元数值计算模型;基于宏观有限元数值计算模型的数值计算结果,确定超导磁体的危险区域,并基于危险区域建立微观有限元数值计算模型;根据宏观有限元数值计算模型和微观有限元数值计算模型的数值计算结果,判断超导磁体是否满足工程需求,若是,完成超导磁体结构设计,否则,调整超导磁体的初始结构或者选型,返回重新计算。本发明专利技术基于宏/细观力学及复合材料力学基本理论,实现超导磁体从宏观结构至微观结构的跨尺度结构力学有限元数值计算,以优化超导磁体结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及跨尺度数值计算超导磁体结构力学的,特别是涉及一种基于跨尺度数值计算的超导磁体结构力学优化方法


技术介绍

1、超导磁体往往在极低温、大电流、强磁场等极端多物理场环境下运行,从超导复合导线/带材非均质的微米级多芯或者多层复合结构到微米级别的超导磁体非均质复合结构,其几何尺度上跨越了5-6个数量级的跨尺度特征以及非均质特征使得超导磁体在极端多场的作用下有着极其复杂的力学响应。

2、在实际应用中,超导磁体往往面临着多次励磁却还未达到目标磁场就发生失超、在使用过程中线圈内部发生力学变形、破坏甚至导致超导磁体烧毁,严重威胁着超导磁体的安全运行及其稳定性。由于在极端多场下对于超导线圈内部的力学测试难以开展,因此,人们通常使用有限元数值计算的方法预测超导磁体在极端环境下的力学及其多场行为。

3、由于超导磁体及其线圈复杂的材料组分、几何结构,精细的建立每一匝导线及其内部微观结构开展数值计算需要花费大量的算力和时间成本,甚至难以给出有效的计算结果。超导磁体传统的数值计算方法主要是将磁体及其线圈结构等效为各向同性或正交各项异性的单一材料去本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于跨尺度数值计算的超导磁体结构力学优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于跨尺度数值计算的超导磁体结构力学优化方法,其特征在于,所述宏观有限元数值计算模型的基本结构包括被均匀化处理的超导线圈、支撑结构及磁体捆扎层;

3.根据权利要求1所述的一种基于跨尺度数值计算的超导磁体结构力学优化方法,其特征在于,微观有限元数值计算模型的建立具体包括:

4.根据权利要求3所述的一种基于跨尺度数值计算的超导磁体结构力学优化方法,其特征在于,所述介观有限元数值计算模型的基本结构包括被均匀化处理的超导线/缆、绝缘层及树脂环氧层;...

【技术特征摘要】

1.一种基于跨尺度数值计算的超导磁体结构力学优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于跨尺度数值计算的超导磁体结构力学优化方法,其特征在于,所述宏观有限元数值计算模型的基本结构包括被均匀化处理的超导线圈、支撑结构及磁体捆扎层;

3.根据权利要求1所述的一种基于跨尺度数值计算的超导磁体结构力学优化方法,其特征在于,微观有限元数值计算模型的建立具体包括:

4.根据权利要求3所述的一种基于跨尺度数值计算的超导磁体结构力学优化方法,其特征在于,所述介观有限元数值计算模型的基本结构包括被均匀化处理的超导线/缆、绝缘层及树脂环氧层;

5.根据权利要求2所述的一种基于跨尺度数值计算的超导磁体结构力学优化方法,其特征在于,所述微观有限元数值计算模型的基本结构包括超导芯丝/层、铜基层及银基层;

6.根据权利要求3所述的一种基于跨尺度数值计算的超导磁体结构力学...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡强郭晗啸关明智魏艳群吴巍
申请(专利权)人:先进能源科学与技术广东省实验室
类型:发明
国别省市:

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