DB34∕T 2844.3-2017 大型低温超导磁体结构部件设计准则 第3部分：非金属部件　　

大型低温超导磁体结构部件设计准则第3部分：非金属部件magnetsPart3:NonmetalpartsHYPERLINK2017-03-30发布2017-04-30实施安徽省质量技术监督局发布IDB34/T2844《大型低温超导磁体结构部件设计准则》分为三个部分：——第1部分：应力术语； 第2部分：金属部件：——第3部分：非金属部件。本部分为DB34/T2844的第3部分。本部分按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本部分由中国科学院等离子体物理研究所提出。本部分由安徽省核聚变工程技术及应用标准化技术委员会归口。本部分起草单位：中国科学院等离子体物理研究所、安徽省质量和标准化研究院。本部分主要起草人：宋云涛、郑金星、陆坤、卫靖、戴继勇、张文秋、江峰、李明、吴维越、刘旭锋、黄雄一、程宁。HYPERLINK1大型低温超导磁体结构部件设计准则第3部分：非金属部件1范围f)结构破坏或磨损导致的电气故障。件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T13811-2003电工术语超导电性DB34/T2844.1大型低温超导磁体主要结构部件设计准则第1部分：应力术语3术语和定义3.22DB34/T2844.3—205.1非金属部件5.1.2.1绝缘系统的电压变化的范围是100V～30000V。5.1.2.2对于低压绝缘材料，只要保持传导面的实体分隔，如果绝缘材料出现局部失效是可以被接受5.1.2.3许多绝缘材料有一个二维的加强筋(在面内方向),假设最终由于垂直于加强筋的高压绝缘5.1.3.1在复合材料和绝缘系统中，临界应力是正应力和剪切应力所决定的。5.2.1.1绝缘材料无金属材料类似的伸缩性能，由几何不连续性引起的局部应力峰值可以被局部裂纹(尤其是金属表面的分离)所消除。5.2.1.2在证明平行于绝缘层的某处裂纹或表面分离可以消除应力的前提下，该处的二次应力、峰值拉伸和剪切应力可以超过5.2.3和5.2.4定义的拉伸和剪切应力准则。5.2.1.3实践中应通过分析或实验来证明故障的选取方5.2.1.4最终的校验应通过对某个典型的绝缘部分进行机械/电气测试而获得。5.2.2.1连续绝缘材料板材厚度方向止的许用抗压应力应等于最小极限抗压强度的1/2,见式(1):式中：又供学习,请勿传播或其他用途0cs——最小静态抗压强度，为平均抗压强度减去10次测量中最小值的数据组的两个标准差(95.4%百分位)。5.2.2.2在疲劳测试数据可用处，抗压疲劳应力允许值Sc应等于更小的值：在寿命周期数时测得的极限抗压疲劳强度σc的1/2或在10倍寿命周期时的极限抗压疲劳强度，见式(2):缺少疲劳数据时，许用抗压疲劳强度等于静态抗压强度σcg的1/3。3DB34/T2844.3—20175.2.3.1在垂直于金属与复合材料间粘着力的方向上，不允许有一次拉伸应变。二次应变将被限制到极限拉伸应变的1/5。5.2.3.2邻近粘合剂的绝缘材料内的许用工作拉伸应变为0.02%。5.2.3.3特殊情况下局部分离是允许的，参见本部分5.2.1的内容。5.2.4许用剪切应力5.2.4.1对一种绝缘材料来说，穿过加固平面的静态剪切应力SSS和许用疲劳剪切应力SSf与特定材料、所选加工方法、应力加载条件、温度、辐射接触等级等密切相关。5.2.4.2绝缘体的剪切强度强烈依赖于外加的抗压应力。5.2.4.3通过数据得到的剪切强度的典型变化形式在图1中展示。正压应力S(图1随一次压缩变化的许用剪切应力形式5.2.4.4在零压缩时存在一个粘合剪切强度t0,剪切强度线性地增长到一个极限值后保持恒定直到到达压缩强度限制。5.2.4.5曲线的线性部分由式(3)表达，系数0.5代表一个安全系数。C2的值由实验决定，没有安全系数。5.2.4.6压缩的极限值被选定所以相应的极限剪切值是低于实验值的两个系数中的一个，来提供安全5.2.4.7静力学(增长到压缩极限值后超过压缩极限值时为常数)按式(3)计算： 疲劳(增长到压缩极限值后超过压缩极限值时为常数)按式(4)计算： To——没有压缩负载并在代表运行条件的温度和核辐照剂量下时，由实验确定的材料最小固有剪切强度(下标s和f分别指由静力学和疲劳试验所测得的数据)。此强度代表最小结合剪切强度或复合材料层间剪切强度。此强度通过试验确定，代表至少六个或多于十个被测试样的最低数据点，平均值减去2标准差(95.4%百分位);C₂——对所推荐的绝缘材料由试验确定的系数，基于在代表运行条件的温度和核辐照剂量下的组合剪力和压缩试验。这个常数代表剪切强度随抗压应力变化的斜率；Scim——应用的一次抗压应力，下标s和f分别指由静力学和疲劳试验所测得的数据。45.2.4.8缺乏疲劳数据时，按照式(5)计算：5.2.5加固面上的许用应变5.2.5.1平面内的应变为由线圈结构材料施加的二次应力。5.2.5.2绝缘材料所在平面上的最大允许拉伸或压缩应变为±0.5%。5.2.5.3应变限制被用来阻止在绝缘片厚度方向上产生微裂纹。5.2.5.4垂直于绝缘材料平面的应变限制不5.3低压绝缘系统设计5.3.1全厚度拉伸和剪切应力5.3.1.1低压绝缘系统的全厚度抗拉强度通常被认为是零，但绝缘层可能超出故障点运行，即在绝缘5.3.1.2层的抗剪粘接强度将同样视为零并且表面起摩擦界面的作用，即表面剪切分离是被允许的。5.3.1.3由于缺乏详细的数据，考虑邻近粘合剂的绝缘材料内的许用工作拉伸应变为0.02%。摩擦系数的指导值为0.4。5.3.1.4开裂和重大滑移，应进行适当的分析并且表面需要被当作一个5.3.1.5最终的校验应通过对一个典型的绝缘部分进行机械/电气测试5.3.2垂直于加固平面的许用抗压应力加二次),见式(6):5.4复合材料结构部件设计准则应力极限由两个方向的应力分量来定义。第一个平行于玻璃纤维(所以可能有一个或两个轴),第二个垂直于玻璃纤维(同样，有一个或两个轴):a)对于第一个方向(平行)度的1/3(一次加二次应力),见式(7)和式(8)仅供学习交流/3)gc请勿传播或其他用途 b)对于第二个方向(垂直)1)对于静力学和疲劳条件，许用压缩应力S等于最小极限静压缩强度的1/3(一次加二次 (9)2)不允许存在一次拉伸应力，见式(10): (10)3)对于二次拉伸应力，缺少详细数据时，许用工作拉伸应变为0.02%。55.5.1滑移面和摩擦系数5.5.1.1绝缘层经常与金属的或非金属的表面滑动接触。滑移交界面的情况应评估。5.5.1.2许用摩擦系数μ应通过保守的方式被定义。在一些情况下允许摩擦系数高于平均测量值是保守的，一些情况下低于测量值是保守的。准则见式(11):5.5.1.3在被定义和实验数据证明有特殊材料和要求的交界面处这些准则可能有所调整。在0.1-0.45.5.1.4零摩擦滑移(μ=0)和无摩擦(但允许缺口裂开)应作为评估中的极端不可能事件被考虑(标准等级C和D应该被应用，取决于事件的潜在影响)。5.5.1.5如果周期性的位移或载荷加在滑移交界面(包括热循环),那么棘轮效应的影响应被考虑。5.5.1.6在齿轮效应分析中，每个滑移方向上变化的摩擦力的影响应被考虑，用每个方向差异至少为0.1的摩擦系数来考虑。5.5.2辐射效应——辐射造成