超导现象是20世纪最重要的科学发现之一。随着新型超导材料的不断研发，超导材料及其强磁场超导磁体的研制设计已成为各类高性能前沿科学装置与工程装置研发的基础，是一极具前沿战略性的高新科技领域，具有很强的学科交叉特征，其中力学变形影响已成为制约强场超导磁体开发研制的关键环节之一。本书作者及其研究团队自20世纪90年代以来一直围绕超导材料及结构的力学特性开展研究，本书主要围绕强磁场超导磁体研制设计过程中所涉及的极低温、强载流和强磁场极端使役环境下的电-磁-热-力多场相互作用的非线性力学行为研究，详细介绍了超导材料及其复合材料结构的宏观物理与力学行为的理论建模、数值计算、实验测量与实验装置研制等，包括已有实验结果的理论预测、理论方法的实验验证、新的实验特征揭示和基于力学研究的超导磁体成功设计与研制等。 本书适用于力学、电工、物理等学科的学者、研究生和工程技术人员阅读使用。

序
前言
第一章 绪论
1.1 超导现象及其主要特性
1.2 实用化的超导材料
1.2.1 工程应用中的几种超导材料
1.2.2 新一代超导材料的开发研制
1.3 超导材料与结构变形依赖性的多物理场耦合特性
1.3.1 超导材料的电磁热本构的非线性多场耦合
1.3.2 超导电磁本构特征量的应变依赖性
1.3.3 超导热稳定性——失超
1.3.4 超导结构的跨尺度性与力-电-磁-热多物理场耦合特性
1.3.5 超导磁体结构设计与运行中的力学变形反问题
1.4 高性能超导磁体结构的主要电磁装置
1.4.1 国际热核聚变实验反应堆
1.4.2 医用核磁共振成像系统
1.4.3 加速器强场超导磁体
1.4.4 超导电机
1.4.5 超导悬浮列车
1.5 超导磁体研制设计的关键力学挑战——功能性与安全性
1.6 本书的主要内容
参考文献
第二章 超导材料的极低温基础力学与物理实验及实验装置研制
2.1 超导应变的主要测量方法
2.1.1 应变片测量原理及特性
2.1.2 低温Bragg光栅光纤应变测试方法
2.2 高温超导带材横向脱层强度测量方法
2.2.1 高温超导带材脱层强度测量的基本原理
2.2.2 主要测量仪器及测量技术
2.2.3 测试结果与数据处理模式
2.3 极端多场环境下超导材料力学性能测量装置
2.3.1 研制的常温-低温的变温力-热耦合性能测试装置
2.3.2 测试装置的各分系统介绍
2.3.3 机械加载模式及夹具接头
2.3.4 制冷系统与试件变温技术
2.3.5 低温/变温下超导材料力学性能测试及主要结果
2.4 研制的国际首台电-磁-热-力全背景场加载测试装置及其主要功能
2.4.1 装置研制过程及主要性能指标
2.4.2 测量装置各分系统主要功能
2.4.3 变温、电流加载与5T背景磁场的加磁调控
2.4.4 系统集成及全自动调控与信号采集
2.4.5 主要功能性测量结果
2.5 超导力学与物理量测量的磁光法
2.5.1 测量原理介绍
2.5.2 磁光显微系统构成及图像处理
2.5.3 磁通崩塌的原位测量
2.6 利用研制测量装置的基础实验测量
2.6.1 不同变形模式下超导带材的临界电流退化测量
2.6.2 超导材料低温/变温环境下的热传膨胀系数的实验测量
2.7 超导带材力学拉伸实验测量的主要结果
2.7.1 试样及实验准备
2.7.2 测试对比及结果
2.7.3 不同低温下超导带材拉伸性能的测量结果
2.8 超导材料的力学与物理性能数据库简介
2.8.1 需求背景
2.8.2 参数数据库主要模块
2.8.3 已有超导材料的数据
2.8.4 超导数据库拓展的构想
参考文献
第三章 超导电-磁-热-力的基本方程
3.1 电磁场基本方程
3.1.1 超导电磁场的Maxwell方程组
3.1.2 超导材料电磁物理的主要非线性本构方程
3.2 超导块材（或磁体等效）的热传导基本方程
3.2.1 热传导参数的温度相关性
3.2.2 超导块材的非线性热交换系数及其热交换方程
3.2.3 超导块材或磁体内部生热的主要来源及其危害
3.3 力学变形分析的基本方程
3.3.1 应变对超导物理本构关系退化影响的基本方程
3.3.2 超导块材连续介质力学的基本方程
3.3.3 超导股线跨尺度的力学基本方程
3.3.4 超导CICC导体的力学基本方程
3.3.5 超导磁体线圈的力学基本方程
参考文献
第四章 多场相互作用的非线性计算方法
4.1 超导电磁场的数值计算方法
4.1.1 基本数值方法
4.1.2 非线性电磁场的计算技术
4.2 超导材料及结构的力学计算方法
4.2.1 有限差分法
4.2.2 考虑变参数的有限元法
4.3 多场相互作用的非线性计算流程
4.3.1 依照物理作用过程的分场降阶递推迭代法
4.3.2 考虑应变对超导本构影响的变刚度
参考文献
第五章 临界电流测量方法与工程应用的评估
5.1 超导块材临界电流的测量方法
5.1.1 磁滞回线测量法
5.1.2 电输运法
5.2 临界电流计算举例——超导线材及结构
5.2.1 基本方程
5.2.2 电缆和线圈的临界电流
5.2.3 等效模型评估大型线圈的临界电流
5.3 临界电流计算举例——超导薄带
5.3.1 带材的不同横截面模型
5.3.2 圆弧超导薄带临界电流
5.3.3 V型超导薄带临界电流
5.3.4 U型超导薄带临界电流
5.4 超导磁体临界电流评估与失超的电学检测方法
参考文献
第六章 超导块材与超导薄膜物理特征的理论预测
6.1 超导块材裂纹尖端电流的“-1”次幂奇异性
6.1.1 基本方程
6.1.2 俘获场与临界电流分布
6.1.3 裂尖电流奇异性理论预测的实验验证
6.2 磁-热相互作用的磁通跳跃理论模型及其预测结果
6.2.1 非线性磁-热耦合的基本方程
6.2.2 数值计算方法
6.2.3 对三类典型实验特征的统一定量预测
6.2.4 磁通跳跃场对参数的