高强磁场的大型磁体是许多高新技术应用领域的核心与基础装置,在诸如材料科学、粒子物理、医学成像、新能源、新交通等领域有着广泛而重要的应用前景。高温超导材料为25 T以上的高场超导磁体以及更高场强的混合磁体的实现提供了可能,而无绝缘线圈技术进一步提升了高温超导线圈的热稳定性,为高温超导磁体的失超保护难题提供了一种有效解决途径。然而,混合磁体结构复杂,超导线圈的电磁学特性以及力学状态由于内、外线圈的相互影响也变得极为复杂,磁体结构易发生较大变形甚至多场下的破坏,成为高场磁体设计、制备和运行中的重要基础课题,需要精确力学分析以及多场角度下的综合分析来提高混合磁体结构的稳定性与安全性。围绕在混合磁体真实工况下的内插式高温超导线圈的多场行为特征,以及力学问题,本文通过建立数值模型以及运用定量分析方法,开展了内插式无绝缘高温超导线圈运行环境下的多物理场耦合作用下的力学行为模拟研究。首先,通过混合磁体的电路和磁场分析以及无绝缘线圈的热学及力学分析,我们建立起了内插式无绝缘高温超导线圈的电-磁-热多场耦合及力学模型,为数值仿真研究提供了理论基础。其次,忽略温度场的影响,我们开展了无绝缘高温超导线圈的力学特征与行为的有限元数值仿真研究。结果表明:内插式的无绝缘高温超导线圈的应力应变响应和外部线圈充放电过程密切关联,与外部线圈电流变化模式基本一致;不同方向的应力分布显著不同,以环向、径向应力为主,且高于剪切应力三个数量级。此外,针对相关参数的分析表明:增大无绝缘线圈内径、充电速率和承载电流,线圈内的应力显著增大,力学边界条件也会显著影响线圈内部的应力分布特征,需要在实际的磁体设计中应予以综合考虑。最后,文中综合考虑电-磁-热多场耦合效应,开展了无绝缘高温超导线圈的多场和力学行为数值研究,以及进行了预制缺陷对无绝缘线圈力学稳定性影响的分析。研究结果表明:混合磁体外部线圈充、放电过程中,无绝缘高温超导线圈保持了良好的热稳定性,线圈结构被整体感应加热,电阻增加、抵抗电流变化的能力增强;温度场对线圈环向应力分布有较大影响、径向应力则主要取决于电磁力分布;线圈结构对缺陷敏感,线圈中预制缺陷的存在使其温度整体升高,线圈临界电流降低以及环向电流易发生过载流状态;对于较大充放电速率,无绝缘高温超导线圈则容易发生整体失超行为。本文从多场和力学角度开展了混合超导磁体中的内插式超导线圈核心部件的多场行为分析,获得了磁体充放电过程中一些电磁学特征及力学行为定量结果与规律,这些可为高场高温超导磁体的设计与分析提供一定的理论指导。