nb3sn股线的多级螺旋结构及力学性能分析

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1、级：分类号：密鴻Ｗ本Ｉ研巧生学位论文论文题目（中文）Ｎｂ３Ｓｎ股线的多级螺旋结构及力学性能分析－＿．．．ＴｈｅｍｕＵｉｈｅｌｉｃａｌｓｔｍｃＵｉｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＮｂｓＳｎｓｔｒａｎｄ研究生巧名董帅学科？固体力学、专业力学研巧方向电磁固体力学学位级别硕女导师姓名、职称周又和教授论文工作起止年月２０１２年９月至２０巧年５月论文提交日期２０巧年４月论文答辩日期２０巧年５月学位授予日期校

2、址：Ｗ省兰獅市兰州大学硕±研究生学位论文原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中己经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。－‘论文作者签名、中２〇ｉ５ｂｌ：爹日期；关于学位论文使用授权的声明。本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产

3、权归属兰州大学本人完全了解兰州大学有关保存，同意学校保存或向国家、使用学位论文的规定有关部口或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授枚兰州大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该一论文直接相关的学术论文或成果时，第署名单位仍然为兰州大学。本学位论文研究内容：□可Ｗ公开□不宜公开，已在学位办公室办理保密申请，解密后适用本授权书。＂＂觸在Ｗ上选项巧选择其中一项打Ｖ）论文作者签名：葦冲导师签名：．６

4、．２。巧１Ｌ■日期：日期：如中－［兰州大学硕±研巧生学位论文ＮｂｓＳｎ股线的多级螺旋结构及力学性能分析中文摘要目前多数聚变堆均采用了托卡马克装置作为反应容器。当聚变堆运行时，托卡马克装置内部的超导磁体会产生强磁场将带电的等离子体约束在环形室内，从而实现了对燃料的控制。作为超导磁体的核也组成部分，管內超导电缆（ＣＩＣＱ。的超导性能对整个磁体系统的运行有着重要影响在托卡马克装置中，纵场和中也场线圈采用了ＮｂｓＳｎ超导股线复合而成的电缆。而ＮｂｓＳｎ材料的超导性能对其自身的应变高度敏感一，这特性决定了超导

5、电雞在高磁场、低温环境下的性能表现。因此对ＮｂｓＳｎ超导股线及其组成的电缆进行力学性能方面的研究有助于日后对超导磁体的设计优化和性能评估。本文首先根据整体和局部坐标系基矢间的转换关系得到了一级子缆（兰元沮）轴向受拉时内部股线的应变张量矩阵，讨论了轴向应变对股线变形后螺旋参数的影响。在此基础上，利用弹性细杆理论给出了各级子缆等效模量的变化。针对二级子缆内部的股线，我们根据微分几何理论推导了股钱的中也线方程，讨论了螺一、旋参数对中也线曲率拐率的影响；在此基础上给出了级子缆弯曲时股线分布力与自身弧长的关系，并与轴向拉伸情况进

6、行了对比；给出了螺距变化时股线间。挤压产生的径向变形结果显示，子缆的等效杨氏模量主要巧决于初始螺旋角度；当子缆弯曲时，股线内部将会有轴向摩擦力出现，同时股线在径向所受到的分布力会数倍于轴向拉伸情况。实际中，电缆内部的接触是比较复杂的，在本文中我们研究了四级子缆受轴向拉伸载荷作用时内部的接触情况。首先根据子缆的等效模量和空间结构给出了内部各级子缆间接触为的大小与轴向应变的关系；通过对子雞进行逐级展开，确定了接触力的位置和数量，我；作为补充们结合已有的实验数据给出了两种类型股线在不同子缆间接触力作用下时临界电流密度的变化。

7、结果表明Ｈ级子维间的接触力对股线超导性能的影响最为显著，减小子缆的螺距可降低股线间的接触力。对于具有多级螺旋结构的股线而言，对其为学性能进行分析时其复杂的几何结构使理论推导变得十分繁琐。同时股线内部的多层结构也会导致应力、应变在股线横截面上分布的差异。因此本文利用了ｃｏｍｓｏｌ软件对内锡法制备的股线进，考察了不同螺旋结构下股线受拉时整体化及内部的应力应变行了有限元建模，讨论了螺距的变化对二级螺旋结构股线的力学性能影响：建立了各级子缆的等效Ｉ兰州大学硕±研巧生学位论文模型－，对子缆受拉伸载荷作用进行了数值模巧，

8、得到了各级子缆的应力应变曲一线并与理论结果进行了对比。数值计算结果表明股线每经过次绞扭，其自身的力学