外加磁场下REBCO超导圆柱块材中平行裂纹强度研究

来源 :第十届南方计算力学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lin840827247
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  熔融制备工艺生成的单晶REBCO(RE-rare earth 稀土元素)超导块材可以俘获比较高的磁场,但是断裂阻碍了块材进一步磁化.微结构分析研究发现,块材中存在的大量微裂纹是导致断裂的最主要原因,而ab 面(圆柱截面平面)上分布的大量平行裂纹,是断裂的主要因素.采用Bean 模型模拟圆柱型块材的磁化过程,其电磁应力场具有几何对称性,且在块材几何中心处取得最大值.计算发现在零场冷却情况下,当块体内完全穿透磁场Bp 达到10-15Tesla 时,在几何中心处的应力值可达到50-110MPa.随着穿透磁场的增强,几何中心处的应力增长显著.由此可见,电磁力对微观裂纹扩张有重要影响.本文针对REBCO圆柱形块材ab 面上中心处附件的平行裂纹,在外加横向磁场(垂直于圆柱界面)作用下,裂纹尖端应力强度因子以及在电磁应力场中随裂纹分布位置的变化规律.由于裂纹尺寸在微米量级,相对于块体宏观尺寸较小,本文裂纹问题忽略自由边界对几何中心裂纹的影响,可看作是无限域上平面裂纹问题.假定微观裂纹没有改变磁场分布规律,按Bean 模型计算块材中的电磁应力场;由于裂纹本身尺寸及裂纹之间的距离较小,忽略裂纹上点到几何中心处的距离对应力大小的影响.在此基础上,计算结果显示:裂纹尖端应力强度因子随穿透磁场与外加磁场的比值呈线性关系;电磁应力场中,平行裂纹之间的几何分布关系显著影响着裂纹尖端应力强度的变化.
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