[实用新型]一种多功能超导材料力学实验加载装置

说明书

本实用新型公开了一种多功能超导材料力学实验加载装置，包括支座、主梁、可滚动的导轮、1形竖杆、L形竖杆、绝缘材料制成的夹持连接板、紫铜材料制成的带材夹持和通电部件、铰链、固定块、铰连接、链条或绳索、低温容器、液氮和电流引线，所述主梁由两块金属板用螺栓紧固组成，1形竖杆中部通过铰链连接于主梁左侧，带材通过螺栓夹持在两个铜构件竖直面之间；夹持连接板分别连接在1形竖杆下端和L形竖杆下端与带材夹持和通电部件之间。本实用新型超导带材力学加载装置，可非常方便地实现超导带材在恒定拉力、恒定预拉伸等多种力学状态下的加载要求，并可提供有效的低温环境让高温超导材料处于零电阻状态，从而提供稳定的超导态实验环境。

技术领域

本实用新型属于超导材料力学实验技术领域，特别涉及一种多功能超导材料力学实验加载装置。

背景技术

自1911年发现超导现象以来，超导温度由水银的4.2K得到一步步提高，1987年钇钡铜氧系材料的出现使得临界温度达到90K，超导临界温度逐渐升高，拉开超导技术走向大规模应用的序幕。

超导现象中的迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性，并有效减少机械磨损。利用超导悬浮可制造无磨损轴承，将轴承转速提高到每分钟10万转以上，超导列车已于70年代成功地进行了载人可行性试验。超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗。ITER(国际热核聚变反应堆计划)是规模仅次于国际空间站的一项重大的多边大科学国际合作计划，也是我国有史以来有机会、有能力、以平等伙伴身份参加的规模最大的国际科技合作项目，是未来人来获取无穷能源最理想的形式。ITER托卡马克装置中超导磁体是其核心部件之一，用于产生复杂的强磁场来约束上亿度高温的等离子体，结构复杂，造价昂贵。未来十年我国超导市场的规模约为1300-1600亿元人民币，预计到2020年，该产值将达到750亿美元。由于超导技术壁垒高，虽然各类超导材料企业以及电线电缆类生产企业相继进入超导产业市场，但全球仅少数研究机构掌握相关技术，且尚未有企业实现大规模商业化生产，市场呈现垄断格局，因此市场的最先进入者将因丰富的运行经验占据明显的优势地位，成为市场的领导者。

超导态的形成与外部环境直接相关，存在临界温度Tc、临界电流Ic、临界磁场Hc，超过某一阈值超导特性随即消失，变成常导体(即“失超”)，最新研究表明其内部应力状态也会影响超导态的形成。实际上超导结构的力学分析，就是极端低温、强电磁场、强应力场相互耦合作用的问题。在大载流和高磁场作用下，高强度的电磁力作用会使超导电缆的超导临界电流和温度发生显著的退化，甚至发生超导纤丝的断裂和破坏。电磁场的突变形成的涡流，随即发热导致冷却剂蒸发，结构压力过大，可能导致临界电流退化、失超，引起事故。

超导材料与结构在真实的极端运行环境下的多场性能分析，对其极端复杂环境(极低温、高电流、强磁场)下的力学性能表征方法与基础实验测试手段更是极为匮乏。研究超导材料极端多场下的电磁学、传热学和力学特性，以及它们之间相互耦合效应和非线性效应等基础力学问题，是保证超导结构安全运行的关键，已成为国内外超导磁体技术研究的热点和难点，迫切需要完善极端多场环境下力学性能表征的方法与实验监测手段。

实用新型内容