高溫超導(dǎo)體中磁通粘性流動對動態(tài)應(yīng)力強度因子的影響

趙玉峰, 張 淼

(蘭州理工大學 理學院, 甘肅 蘭州 730050)

隨著高溫超導(dǎo)材料在眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，裂紋的擴展問題已經(jīng)成為重要的課題之一.由于高溫超導(dǎo)體處于強電磁場下，會產(chǎn)生較大的洛倫茲力[1-4]，會導(dǎo)致高溫超導(dǎo)材料的斷裂，所以其力學性能在一定程度上會限制高溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用.國內(nèi)外已經(jīng)有眾多學者研究了高溫超導(dǎo)材料的斷裂的問題，Zhou等[5]研究了磁場作用下超導(dǎo)體的斷裂行為，介紹了用于零場冷卻和場冷卻超導(dǎo)體的應(yīng)力強度因子.Yong等[6]不同的裂紋問題考慮到裂紋對電流分布的影響，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力強度因子不是裂紋長度的單調(diào)函數(shù).趙玉峰等[7]研究了在不同條件下裂紋和夾雜的相互作用.但以上的研究主要都是以靜態(tài)裂紋為主，超導(dǎo)體經(jīng)常受到動態(tài)磁場的影響，其動態(tài)斷裂行為卻很少受到科學界的關(guān)注.Gao等[8]研究了高溫超導(dǎo)體中Ⅰ型裂紋的動態(tài)斷裂因子，表明增加高溫超導(dǎo)體的厚度有利于降低動態(tài)應(yīng)力強度因子的峰值.Yong等[9]研究了高溫超導(dǎo)體在洛倫茲力作用下的動態(tài)斷裂問題，表明對于邊緣裂紋問題，較小的裂紋長度會導(dǎo)致較大的動態(tài)應(yīng)變能釋放率.以上研究的不足之處是沒有考慮到高溫超導(dǎo)材料的特性之一的磁通粘滯流動，而磁通粘滯流動對俘獲磁場的影響是明顯的.

Anderson[10]研究了在超導(dǎo)體內(nèi)部存在的磁通流，并且引入磁通蠕變的概念.之后，Kim等[11]研究了在高磁通速度下，類流體的速度受到粘性的影響.由……