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摘要
研究Nb3Sn超导体在循环载荷下的变形损伤行为对揭示超导体临界性能不可逆退化背后的力学机制具有重要意义。本文采用分子动力学模拟方法，研究了极低温条件下单晶和多晶Nb3Sn/Nb复合材料在循环载荷下的变形损伤行为，同时分析了应变率对Nb3Sn/Nb复合材料变形损伤和断裂行为的影响。结果表明：单晶Nb3Sn/Nb复合材料在循环载荷作用后Nb3Sn层出现滑移，当滑移带交错处的局部应力大于材料强度时，在滑移带交错处微裂纹萌生致使复合材料中Nb3Sn层断裂失效；而多晶Nb3Sn/Nb复合材料则是由于晶界处应力在循环载荷下得不到松弛，当应力峰超过晶界强度时，在晶界处萌生微裂纹导致复合材料中Nb3Sn层发生沿晶断裂。Nb3Sn/Nb复合材料在不同应变率下表现出不同的断裂方式。随着应变率的增加，单晶Nb3Sn层中的滑移带数量增加，导致单晶Nb3Sn/Nb复合材料的韧性增加。而在多晶Nb3Sn/Nb复合材料中，晶界对材料强度的影响随着应变率的增加而降低，高应变率下，复合材料在Nb3Sn层局部断裂后具有较大的剩余强度。研究结果将有助于理解Nb3Sn/Nb复合材料在循环载荷下的损伤演化过程，为材料的性能优化设计提供一定的理论指导。
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