文档介绍：分类号学号 D200977222
学校代码 10487 密级
博士学位论文
高场磁体的多物理场耦合作用机理
国家杰出青年基金资助项目(No. 50888002)
学位申请人: 宋运兴
学科专业: 电气工程
指导教师: 李亮教授
答辩日期: 2012 年 5 月 31 日
A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Doctor of Philosophy in Engineering
Multi-physics Coupling Mechanism
in High Field s
(Supported by the Items of National Science Fund
for Distinguished Young Scholars No. 50888002)
Candidate : Song Yunxing
Major : Electric Engineering
Supervisor : Prof. Li Liang
Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074,
May, 2012
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究
成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体
已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以
明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名:
日期: 年月日
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本论文属于
不保密□。
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学博士学位论文
摘要
本文对高场磁体的多物理场耦合作用机理进行了详细的研究。本文分为两部分:
第一部分研究脉冲磁体的多物理场耦合作用机理。主要工作包括:
第二章建立了完整的多级脉冲磁体放电过程二维轴对称电磁热多场耦合模型,
充分考虑了脉冲磁体导体的热效应、磁致电阻效应以及涡流效应。在此基础上研究
了单级、两级以及三级脉冲磁体放电过程中电阻、电感、磁场、电流密度及温度的
变化规律;研究了闭合导电环对脉冲磁体磁场波形的影响;研究了轴向开冷却通道
对提高脉冲磁体的冷却效率的作用。
第三章建立了完整的基于小应变条件的多级脉冲磁体二维轴对称静态弹塑性力
学分析模型,充分考虑了初始应力和初始应变、轴向压力、洛伦兹力、热应力和导
体等弹塑性材料的 Bauschinger 效应等因素。该模型能计算脉冲磁体从制作到放电过
程整个加载历史以及循环加载,并能预测磁体的疲劳寿命。提出了新的脉冲磁体失
效准则:导体等弹塑性材料的失效用最大等效塑性应变超过材料的极限塑性应变来
判断即应变失效准则;纤维加固材料等正交各项异性弹性材料的失效用最大 von
Mises 等效应力超过材料的极限抗拉强度来判断即应力失效准则。基于该模型和失效
准则,采用有限元法,作者研究了单级脉冲磁体、两级脉冲磁体以及三级脉冲磁体
的弹塑性力学行为。对于单级磁体,研究了导体等弹塑性材料的不同材料模型对脉
冲磁体失效的影响;研究了动态响应对脉冲磁体失效的影响;研究了导体等弹塑性
材料的 Bauschinger 效应对脉冲磁体失效的影响;对于多级脉冲磁体,还研究了互感
对脉冲磁体弹塑性力学行为的影响。
第四章研究了制作工艺和放电过程对脉冲磁体极限指标的作用机理,包括:预
应力对脉冲磁体失效的影响、轴向压力对脉冲磁体失效的影响、锻炼放电过程对脉
冲磁体失效的影响以及塑性变形对脉冲磁体不可逆电感的影响。
第二部分研究超导磁体的多物理场耦合作用机理。主要工作包括:
I
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