Bi-2212高温超导股线受压临界电流测试与分析

运用Ansys软件建立Bi-2212超导股线简化二维截面模型,采用有限元方法研究平面压缩对热处理后的Bi-2212超导股线在不同的压缩条件下的应力与应变分布。通过分析得出:平板压缩使Bi-2212超导股线中超导区域中间位置的应力应变比靠近外层位置的应力应变要大;并根据分析得出股线在径向受压形变量0.04mm,0.10mm,0.15mm条件下股线超导区域平均应变的大小。通过低温实验测试了Bi-2212超导股线短样样品在4.2K和不同平行磁场强度下的临界电流,并且分析了在室温受压缩0.04mm,0.10mm,0.15mm条件下股线临界电流性能的变化,根据测试结果得出当Bi-2212股线受压缩应变时,股线的临界电流具有明显的下降。     

高温超导焊接堆叠缆的弯曲特性研究

由多根REBCO带材堆叠焊接而成的高温超导电缆是高载流电缆结构之一,有望在未来应用于高场磁体和超导装置。为了研究堆叠缆的弯曲特性,首先进行了不同半径下单根带材的弯曲测试,通过经验公式拟合得到了应变-电流关系曲线。超导层受压缩应变的弯曲性能优于受拉伸应变,且当应变大于临界应变时拟合良好。然后实验测量了不同弯曲半径下面对面和背靠背两种堆叠方式电缆的临界电流。计算了堆叠缆各超导层受到的应变,利用拟合方程分析了电缆的弯曲载流性能。结果表明,面对面堆叠缆的初始临界电流比背靠背堆叠缆更小,其临界弯曲半径也更小。缆弯曲载流的测试结果和计算结果吻合较好,利用应变-电流关系计算堆叠缆弯曲载流具有一定参考意义。     

高温超导电缆直流测试电源平台的搭建

根据高温超导电缆测试用直流电源平台的要求,建立了硬件平台。该平台为模块化结构,具有输出精度高,便于扩展等特点;为方便操作,建立了基于LabVIEW的软件平台,对直流电源平台进行远程控制,并给出了远程控制的程序流程图,实现了电流的匀速上升和下降以及上升过程中的中断操作;利用该电源平台进行了超导电缆的临界电流测试实验,验证了直流电源平台符合高温超导电缆的测试要求。     

Ba-122铁基超导带材扭转下临界性能研究

为推动铁基超导带材实用化发展,本文研制出一种在铁基超导带材纯扭转测试装置,分析了7芯Ba_1-xK_xFe₂As₂(Ba-122)带材在扭转应变下临界性能变化。带材临界电流在扭转应变下会出现衰退行为,并且随扭转应变增大而减小。四对电压信号测量结果一致,表明扭转变形均匀。以95%的初始临界电流为临界扭转标准,带材临界扭转角为120°,相应的临界剪切应变为0.86%和临界扭转螺距为240 mm。扭转应力会损伤超导芯,导致带材临界载流性能降低。     

轴向拉伸应变对YBCO涂层导体V-I特性曲线的影响研究

文中实验测试了YBCO涂层导体在77K(液氮)、自场环境、不同轴向拉伸应变情况下的V-I特性曲线,并获得相应的n值。接着,通过对实验数据的拟合建立了一种理论模型,对不同应变下的V-I特性曲线进行了修正,模型修正的结果很好的反映了在实际不同应变情况下的V-I特性曲线变化特征。在此基础上,建立了这种材料n值和应变之间的理论模型,计算结果与实验数据吻合较好。最后,考虑到YBCO涂层导体的n值在材料的弹性区受轴向拉伸应变的影响很小,给出了YBCO涂层导体临界电流与轴向拉伸应变的理论预测模型。通过与实验数据的对比,该理论模型可准确预测任意应变状态下YBCO涂层导体的V-I特性曲线和所对应的n值及其在弹性区的临界电流。     

Nb_3Sn超导临界温度随应变退化效应的分析模型研究

力学变形诱导的Nb_3Sn超导临界性能退化给超导磁体装置的电磁性能指标和安全运行造成了极其不利的影响.由于对Nb_3Sn超导临界性能应变退化效应认识的不足,目前仍缺乏统一适用于不同应变状态下的工程设计用一般本构模型.本文基于张量函数的表示理论和Nb_3Sn电子态密度Bhatt模型,建立了可以统一描述不同加载模式下Nb_3Sn费米面态密度变化的演化模型,并基于此给出了能够与不同实验结果吻合较好的刻画超导临界转变温度应变退化特征的分析模型.正作为国际热核聚变实验反应堆(ITER)、核磁共振(NMR)波谱仪以及高能物理(HEP)等超导磁体构件用超导材料之一,Nb_3Sn超导材料在高场超导磁体领域引起了广泛的研究关注[1-4].力学变形诱导的Nb_3Sn超导材料超导电性能(临界温度、上临界磁场、临界电流密度)退化,给超导磁体的安全稳定运行造成了极其不利的影响[4].针对Nb_3Sn超导材料变形-超导电性能耦合行为,Ekin进行了系列实验[5],实验结果表明,力学变     

Nb_3Sn超导线弯曲应变对临界电流影响研究

Nb3Sn超导线现为大型工程科研项目如国际热核聚变反应堆(ITER),强磁场项目等磁体的基本材料之一.由于A15相的脆性,受力作用下Nb3Sn超导体超导性能会发生严重退化.在ITER用管内电缆导体(CICC)中,股线受到电磁力作用时会产生弯曲应变.为研究弯曲应变对超导线的临界电流影响,我们对ITER标准临界电流测试骨架中间部位开槽,使股线在通电过程中产生循环的弯曲应变,并测试得到其临界电流.结合Nb3Sn超导线偏应变临界电流定标律,分析在两种极限假设情况(低丝间电阻和高丝间电阻)下超导线弯曲应变对临界电流的影响,并与骨架开槽实验结果进行比较.     

10 kV三相同轴高温超导电缆力学性能分析

针对电缆示范工程的并网实验要求，以10 kV/1 kA三相同轴高温超导电缆为研究对象，重点研究了超导电缆的弯曲力学特性。运用了有限元分析软件建立其三维模型，模拟超导电缆受到不同弯曲半径下的应力和应变分布，再结合临界电流密度，计算出临界电流。在此基础上，对电缆样件进行弯曲实验，测量出不同弯曲半径下的临界电流。研究结果表明，该力学模型可以准确得出超导电缆的临界弯曲半径，有效保障电缆运行的安全性与稳定性。     

超导材料拉伸应力下临界电流测试装置

本文提出了一种测试装置, 用于测试超导材料在拉伸应力下的临界电流特性. 装置的固定臂与活动臂配合,给样品材料施加拉伸应力. 测试前对作为称重传感器的固定臂进行了应力标定, 并通过理论计算验证了标定的准确性. 在此基础上, 本文对固定臂进行了三维有限元分析, 探究装置是否满足后续实验的要求. 分析结果表明, 固定臂与活动臂相互配合可以给样品施加满足实验条件的拉伸应力.     

Bi系带材性能研究

本文介绍一种能够迅速获得Bi系带材多种性能参数的方法.它采用计算机进行数据采集和控制,在不断改变外力和外场的同时,对样品施加缓慢变化的传输电流,从而连续测出样品在不同应变和外场下的临界电流.该方法可以方便地获得Bi系带材的应力-应变曲线,临界电流-应变曲线,外场-临界电流曲线,不同应变下的伏安特性曲线以及不同外场下的伏安特性曲线等.通过对几种带材性能的研究表明,该方法简单实用,数据可靠,可供广大材料研究者和材料应用研究人员使用.