ll presente documento riporta i risultati di misure sperimentali e studi numerici di deformazioni e sforzi che insorgono in nastri superconduttori 2G REBCO CC (Second Generation Rare-earth Barium Copper Oxide Coated Conductors), il cui utilizzo è proposto internazionalmente per dispositivi per le reti elettriche come limitatori della corrente di corto circuito (SFCL, Superconducting Fault Current Limiters) e cavi superconduttori. Tali nastri sono sistemi multistrato costituiti da materiali con diverse proprietà fisiche e meccaniche. Portati a temperature criogeniche nelle configurazioni di prova e di utilizzo, sono soggetti a sforzi e deformazioni termomeccanici che, oltre determinati limiti, possono causare degrado irreversibile delle prestazioni elettriche e meccaniche dei nastri stessi, tali da renderli inutilizzabili.

Si riportano i risultati dello studio del comportamento termoelastico di nastri superconduttori di interesse RSE. Si è effettuato lo studio sia sperimentalmente, mediante tecniche estensimetriche, sia teoricamente mediante simulazioni numeriche. Si sono esaminati nastri in configurazioni lineari e, preliminarmente, in configurazione cilindrica. Gli sforzi che si originano in nastri in tali configurazioni risultano inferiori ai limiti di sicurezza per il loro utilizzo. Si sono inoltre misurati i coefficienti di dilatazione termica di nastri e materiali costituenti il vincolo a temperature criogeniche. La conoscenza dei coefficienti di dilatazione termica chiarirà come i materiali del sistema nastro-vincolo agiscono reciprocamente. Ciò consentirà l’ottimizzazione del vincolo per minimizzare gli sforzi nei punti critici del nastro.

Le simulazioni numeriche del comportamento termoelastico del nastro sono state eseguite considerandone la struttura multistrato e utilizzando il software COMSOL Multiphysics. Si sono effettuate varie stime del valore medio dello sforzo sui nastri superconduttori e si sono valutate opportune e realistiche condizioni al contorno da utilizzare nelle simulazioni. Gli sforzi medi calcolati sono confrontabili con quelli determinati mediante estensimetria. Gli studi su condizioni al contorno, geometria e ipotesi fisiche dei modelli numerici possono essere ulteriormente ampliati ed approfonditi.

Le sperimentazioni e le simulazioni numeriche qui condotte hanno fornito un incremento delle conoscenze sull’argomento, non ancora reperibili, a conoscenza degli autori, nella letteratura scientifica a riguardo.