[发明专利]电动悬浮列车高温超导磁体耐冲击设计方法和装置

说明书

本申请提供一种电动悬浮列车高温超导磁体耐冲击设计方法和装置，方法包括，逐一对超导磁体进行耐电磁冲击校核，耐结构冲击校核以及耐热冲击校核，每进行一项校核后，若超导磁体未通过该项校核，则对超导磁体进行优化迭代设计直至通过该项校核。将电磁场、结构场和温度场的耐冲击边界条件加载在通过前述三项校核的超导磁体上并校核此时超导磁体是否满足设计要求。本方案逐一对超导磁体进行耐电磁冲击、耐结构冲击和耐热冲击校核，以及对应的迭代优化，最后叠加电磁场、温度场和结构场的耐冲击边界条件以完成多物理场耦合情况下的校核，确保设计出的目标超导磁体承受何种冲击均能满足设计要求，防止超导磁体在机械、电磁和热冲击下失效或失超。

技术领域

本发明涉及高温超导磁体设计技术领域，特别涉及一种电动悬浮列车高温超导磁体耐冲击设计方法和装置。

背景技术

由于大型高温超导磁体在工程应用中可以输出极大的电磁力，因此高温超导磁体常会应用在高速磁浮列车、电磁弹射等动态服役场景中，而这些场景下高温超导磁体需要面临极高的冲击载荷，所以在设计过程中高温超导磁体必须通过耐冲击设计与校核。

现有技术对高温超导磁体进行耐冲击设计与校核时主要考虑基于结构场超常工况的设计与校核。但是高温超导磁体在上述场景中会面临多种超常工况，例如列车砸轨，超导磁体失超，电流过载，其他物体碰撞以及其他外界非预期激扰等。在这些超常工况中，高温超导磁体不仅会承受结构冲击，还会承受电磁冲击和热冲击。

所以，现有技术设计过程无法进行电磁冲击和热冲击的耐冲击设计与校核，也没有综合考虑多个物理场耦合情况下的耐冲击设计，可能导致超导磁体在电磁冲击和热冲击下结构失效或失超。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种电动悬浮列车高温超导磁体耐冲击设计方法和装置，以提供一种能够同时保障超导磁体耐结构冲击、耐电磁冲击和耐热冲击性能达标的高温超导磁体设计方法。

本申请第一方面提供一种电动悬浮列车高温超导磁体耐冲击设计方法，所述方法包括：

基于电磁场对超导磁体进行耐电磁冲击校核，并根据耐电磁冲击校核的结果进行优化迭代设计，获得通过耐电磁冲击校核的第一超导磁体；

基于结构场对所述第一超导磁体进行耐结构冲击校核，并根据耐结构冲击校核的结果进行优化迭代设计，获得通过耐结构冲击校核的第二超导磁体；

基于温度场对所述第二超导磁体进行耐热冲击校核，并根据耐热冲击校核的结果进行优化迭代设计，获得通过耐热冲击校核的第三超导磁体；

将预设的耐冲击边界条件加载在所述第三超导磁体上，并校核加载所述耐冲击边界条件后所述第三超导磁体是否满足结构强度要求和温升要求；其中，所述耐冲击边界条件包括所述电磁场的耐冲击边界条件、所述结构场的耐冲击边界条件和所述温度场的耐冲击边界条件；

若加载所述耐冲击边界条件后所述第三超导磁体满足所述结构强度要求和所述温升要求，将所述第三超导磁体确定为设计好的目标超导磁体。

可选的，所述基于电磁场对超导磁体进行耐电磁冲击校核，并根据耐电磁冲击校核的结果进行优化迭代设计，获得通过耐电磁冲击校核的第一超导磁体，包括：

根据所述超导磁体的超常工况下的环境参数和所述超导磁体的线圈参数计算所述超导磁体的瞬态行波磁场；

根据所述瞬态行波磁场在所述超导磁体上加载电磁场的耐冲击边界条件；

检验加载所述电磁场的耐冲击边界条件后所述超导磁体是否满足结构强度要求；

若加载所述电磁场的耐冲击边界条件后所述超导磁体不满足结构强度要求，根据预设的迭代步长更新所述超导磁体的设计参数；