YBCO高温超导薄膜在电磁力作用下的应力应变分析

摘要

YBCO高温超导薄膜的应力应变问题是薄膜力学行为研究的基础课题。基于Bean临界态模型，本文主要分析了在外加磁场及传输电流作用下的应力应变分布，主要工作和结果如下：
　　首先，基于超导薄膜在外加磁场Bz(x)和传输电流It的分别作用下，分析了薄膜表层的磁通穿透规律，了解到在薄膜的穿透层内磁通涡旋线有向薄膜内部移动的倾向。超导薄膜中的涡旋线因磁通钉扎效应会产生滞留，由Lorentz力和磁通钉扎力的共同作用会使超导薄膜发生电-磁-力学行为。
　　其次，在超导薄膜仅受外加磁场的作用下，超导体内产生感应磁场与电流密度，由此推导了YBCO高温超导薄膜在外加磁场作用下其内部的应力应变表达式，使用数学工具和作图软件做出了应力应变分布图。结果表明：超导薄膜在外加磁场的作用下其应力应变主要分布在薄膜的两侧；同时发现在外加磁场逐渐增大的过程中，薄膜的应力应变极值会随着增大。
　　最后，考虑YBCO高温超导薄膜只受传输电流It作用，分析了超导薄膜在传输电流作用下的应力应变分布规律，推导出应力应变与传输电流之间的表达式，使用数学工具和作图软件画出了应力应变在薄膜中的分布图。结果显示：超导薄膜在传输外电流时内部会产生电磁力，并且因洛伦兹力和钉扎力的作用发生应力应变；传输电流仅仅在超导薄膜的两侧流动，同时应力应变也主要分布在此区域。在不同传输电流强度的作用下，超导薄膜上的应力应变均从薄膜的两个边界向中心位置递增。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究目的与主要内容

第2章 高温超导材料的理论简述

2.1超导薄膜的几何特征及磁场分布

2.2 超导薄膜的临界电流

2.3 超导体的磁通俘获现象与钉扎力

2.4 Bean模型

2.5 本章小结

第3章 超导薄膜在垂直磁场作用下的应力应变分布

3.1概述

3.2 模型的建立与应力应变公式的推导

3.3 结果与分析

3.4 本章小结

第4章 超导薄膜在传输电流作用下的应力应变分布

4.1 前言

4.2 模型建立与应力应变表达式

4.3 结果与分析

4.4 本章小结

结束语

参考文献

致谢

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