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一种低温和磁场下超导带材的拉弯扭综合加载装置

2020-12-15 19:48| 发布者: 兰大技术转移| 查看: 372| 评论: 0

摘要: 技术领域本发明属于超导技术领域,涉及一种高温超导带及其堆叠结构在液氦温区(~77K)的低温条件以及背景磁场下的拉弯扭综合加载装置,尤其涉及在低温条件和背景磁场下对超导带及其堆叠结构进行拉伸载荷、弯曲载荷、 ...

技术领域

本发明属于超导技术领域,涉及一种高温超导带及其堆叠结构在液氦温区(77K)的低温条件以及背景磁场下的拉弯扭综合加载装置,尤其涉及在低温条件和背景磁场下对超导带及其堆叠结构进行拉伸载荷、弯曲载荷、扭转载荷、拉扭复合载荷、拉弯复合载荷、弯扭复合载荷以及拉弯扭复合载荷的施加,并且能分别控制其复合载荷的加载速率。

背景技术

高温超导带材的发展经历了第一代高温超导带材和第二代高温超导带材,第一代高温超导带材主要是以BSCCO为代表的铋系带材,第二代高温超导带材则主要是以YBCO为代表的稀土钡铜氧体系,较之一代,二代高温超导带材电流密度更高,交流损耗低,成本远低于一代。

相比于低温超导线材(Nb3Sn/NbTi)REBCO(Rare-Earth1Ba2Cu3O7-x)二代高温超导带材有更高的临界磁场、临界电流、比热和热导率,这些优点使高温超导电缆被认为是未来聚变堆磁体的备选磁体,极大的激发了众多物理和材料工作者的研究热情。近年来,研发和设计基于二代高温超导带材的超导结构和超导装置成为了高场超导磁体(受控核聚变磁体、高能加速器磁体、高磁场核磁共振谱仪、强磁场装置-散裂中子源等)应用研究领域中的热点。新型高温超导电缆通常是由REBCO二代复合高温超导带材经过堆叠、绞扭,然后绕制成不同的结构,其性能的优劣是影响磁体系统能否安全运行的关键因素。

目前,高温超导电缆结构在装配和工作过程中,会受到轴向拉力、横向电磁力以及热循环作用。这些载荷作用于超导带材后,当载荷超过超导层材料的强度极限时,超导带材破坏,其输运性能发生不可逆退化。因此,电缆结构的优化设计和超导带材的力--磁性能是电缆研发的关键问题,电缆结构和超导带材力--磁性能的优良与否决定了电缆输运能力强弱。对超导带材力-电性能的研究主要集中在拉伸、弯曲及扭转载荷作用的情形。因此,设计一种由顺磁性材料组成的能实现在低温环境和背景磁场下对超导带及其堆叠结构施加拉伸载荷、弯曲载荷、扭转载荷、拉扭复合载荷、拉弯复合载荷、弯扭复合载荷以及拉弯扭复合载荷的装置,对于研究超导带及其堆叠结构力--磁性能、优化新型高温超导电缆的结构设计、提高新型高温超导电缆的性能具有十分重要的意义。

综上所述,现有技术存在的问题是:在现有的实验仪器和设备中,可以实现在液氮温区和背景磁场下对超导带及其堆叠结构施加单一的拉伸、扭转、弯曲载荷,但同时能施加这几种复合载荷的实验设备还比较少,且这些设备体积较大、操作不便、对液氮冷却剂的浪费较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温和磁场下超导带材的拉弯扭综合加载装置,旨在解决上述背景技术中所提出的问题。

本发明是这样实现的,一种低温和磁场下超导带材的拉弯扭综合加载装置,包括主架体、盛放液氮的泡沫箱、拉扭综合加载装置、弯曲加载装置、第一加载轴、第二加载轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮和输入端操纵手柄,所述泡沫箱置于主架体的下方,所述拉扭综合加载装置通过连接杆吊挂于主架体的下方,并使拉扭综合加载装置浸入盛有液氮的泡沫箱中,所述第一加载轴的下端与拉扭综合加载装置连接,上端与输入端操纵手柄连接,所述第一加载轴上设有第一锥齿轮,所述第一锥齿轮与第二加载轴的一端通过第二滑移齿轮连接,所述第二加载轴的另一端连接有第二锥齿轮,所述第二锥齿轮与弯曲加载装置连接,所述弯曲加载装置固定于主架体上,所述第二加载轴通过主架体上设置的固定架可转动的固定

技术负责人: 刘洋 ; 高原文 土木工程与力学学院

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