技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高溫超導(dǎo)帶及其堆疊結(jié)構(gòu)在液氦溫區(qū)(～77K)的低溫條件以及背景磁場(chǎng)下的拉彎扭綜合加載裝置，尤其涉及在低溫條件和背景磁場(chǎng)下對(duì)超導(dǎo)帶及其堆疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行拉伸載荷、彎曲載荷、扭轉(zhuǎn)載荷、拉扭復(fù)合載荷、拉彎復(fù)合載荷、彎扭復(fù)合載荷以及拉彎扭復(fù)合載荷的施加，并且能分別控制其復(fù)合載荷的加載速率。

背景技術(shù)

高溫超導(dǎo)帶材的發(fā)展經(jīng)歷了第一代高溫超導(dǎo)帶材和第二代高溫超導(dǎo)帶材，第一代高溫超導(dǎo)帶材主要是以BSCCO為代表的鉍系帶材，第二代高溫超導(dǎo)帶材則主要是以YBCO為代表的稀土鋇銅氧體系，較之一代，二代高溫超導(dǎo)帶材電流密度更高，交流損耗低，成本遠(yuǎn)低于一代。

相比于低溫超導(dǎo)線材(Nb3Sn/NbTi)，REBCO(Rare-Earth1Ba2Cu3O7-x)二代高溫超導(dǎo)帶材有更高的臨界磁場(chǎng)、臨界電流、比熱和熱導(dǎo)率，這些優(yōu)點(diǎn)使高溫超導(dǎo)電纜被認(rèn)為是未來聚變堆磁體的備選磁體，極大的激發(fā)了眾多物理和材料工作者的研究熱情。近年來，研發(fā)和設(shè)計(jì)基于二代高溫超導(dǎo)帶材的超導(dǎo)結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)裝置成為了高場(chǎng)超導(dǎo)磁體(受控核聚變磁體、高能加速器磁體、高磁場(chǎng)核磁共振譜儀、強(qiáng)磁場(chǎng)裝置-散裂中子源等)應(yīng)用研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。新型高溫超導(dǎo)電纜通常是由REBCO二代復(fù)合高溫超導(dǎo)帶材經(jīng)過堆疊、絞扭，然后繞制成不同的結(jié)構(gòu)，其性能的優(yōu)劣是影響磁體系統(tǒng)能否安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。

目前，高溫超導(dǎo)電纜結(jié)構(gòu)在裝配和工作過程中，會(huì)受到軸向拉力、橫向電磁力以及熱循環(huán)作用。這些載荷作用于超導(dǎo)帶材后，當(dāng)載荷超過超導(dǎo)層材料的強(qiáng)度極限時(shí)，超導(dǎo)帶材破壞，其輸運(yùn)性能發(fā)生不可逆退化。因此，電纜結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和超導(dǎo)帶材的力-電-磁性能是電纜研發(fā)的關(guān)鍵問題，電纜結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)帶材力-電-磁性能的優(yōu)良與否決定了電纜輸運(yùn)能力強(qiáng)弱。對(duì)超導(dǎo)帶材力-電性能的研究主要集中在拉伸、彎曲及扭轉(zhuǎn)載荷作用的情形。因此，設(shè)計(jì)一種由順磁性材料組成的能實(shí)現(xiàn)在低溫環(huán)境和背景磁場(chǎng)下對(duì)超導(dǎo)帶及其堆疊結(jié)構(gòu)施加拉伸載荷、彎曲載荷、扭轉(zhuǎn)載荷、拉扭復(fù)合載荷、拉彎復(fù)合載荷、彎扭復(fù)合載荷以及拉彎扭復(fù)合載荷的裝置，對(duì)于研究超導(dǎo)帶及其堆疊結(jié)構(gòu)力-電-磁性能、優(yōu)化新型高溫超導(dǎo)電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高新型高溫超導(dǎo)電纜的性能具有十分重要的意義。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備中，可以實(shí)現(xiàn)在液氮溫區(qū)和背景磁場(chǎng)下對(duì)超導(dǎo)帶及其堆疊結(jié)構(gòu)施加單一的拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲載荷，但同時(shí)能施加這幾種復(fù)合載荷的實(shí)驗(yàn)設(shè)備還比較少，且這些設(shè)備體積較大、操作不便、對(duì)液氮冷卻劑的浪費(fèi)較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種低溫和磁場(chǎng)下超導(dǎo)帶材的拉彎扭綜合加載裝置，旨在解決上述背景技術(shù)中所提出的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種低溫和磁場(chǎng)下超導(dǎo)帶材的拉彎扭綜合加載裝置，包括主架體、盛放液氮的泡沫箱、拉扭綜合加載裝置、彎曲加載裝置、第一加載軸、第二加載軸、第一錐齒輪、第二錐齒輪和輸入端操縱手柄，所述泡沫箱置于主架體的下方，所述拉扭綜合加載裝置通過連接桿吊掛于主架體的下方，并使拉扭綜合加載裝置浸入盛有液氮的泡沫箱中，所述第一加載軸的下端與拉扭綜合加載裝置連接，上端與輸入端操縱手柄連接，所述第一加載軸上設(shè)有第一錐齒輪，所述第一錐齒輪與第二加載軸的一端通過第二滑移齒輪連接，所述第二加載軸的另一端連接有第二錐齒輪，所述第二錐齒輪與彎曲加載裝置連接，所述彎曲加載裝置固定于主架體上，所述第二加載軸通過主架體上設(shè)置的固定架可轉(zhuǎn)動(dòng)的固定

技術(shù)負(fù)責(zé)人： 劉洋 ; 高原文 土木工程與力學(xué)學(xué)院