前言
从薪柴时代到煤炭时代，再到油气时代，人类的能源利用经历了数次演变，随着能源利用总量的不断增长，能源结构也在不断发生变化，新能源技术的开发利用对世界能源发展具有重要意义。
2020年7月28日，中国、美国、欧盟、日本、俄罗斯、韩国、印度七方30多个国家共同参与的国际热核聚变反应堆（ITER）计划重大工程托卡马克磁体装置启动主体安装工作，标志着人类距离实现“人造太阳”的梦想又近了一步。2025—2037年，ITER将正式进入装置运行期。作为构筑ITER托卡马克磁体核心构件的关键材料，Nb3Sn超导体在强磁场超导磁体领域得到了广泛关注。Nb3Sn超导体失超，是强磁场超导磁体装备运行过程中的重要现象，失超瞬时释放的巨大电磁能量，会导致超导磁体装备局部温度过高而被毁伤，并产生高电压击穿绝缘保护层，严重影响装备的服役安全，给强磁场超导磁体装备制造和防护带来严峻的挑战。
力学在新能源工程装备制造领域的重要性越来越突出：强磁场超导磁体的安全性分析需要揭示电磁能与超导体相互作用的瞬态演化机理，精确描述失超发生的瞬态演化过程，以及这些过程诱导的超导体结构演变与物性演化，由此给出在极端环境和多场耦合条件下的失稳准则，并对服役强磁场超导磁体结构的设计进行精准评估。失超演化过程本质上是一个多物理过程耦合、多时空尺度演化、多重速率竞争（磁扩散速率、热传导速率、裂纹萌生和扩展速率、相转变速率）的问题，相互依赖的过程和现象会在不同的空间尺度和时间尺度上各自变化发展并同时耦联竞争。Nb3Sn超导体的临界性能分析是失超瞬态行为研究的基础和核心。为了提高能源器件及能源装置设计中的力学与多场耦合分析水平，需要研究和解决在复杂多物理场环境下服役材料结构力电耦合效应的建模和数值模拟问题。本书介绍了Nb3Sn超导体在新能源技术应用中需要解决的几个关键问题：Nb3Sn超导体变形—超导体临界性能耦合特性机理及其本构描述；Nb3Sn超导体临界性能的微结构理论与多尺度多物理场模拟框架的建立；Nb3Sn超导体失超瞬态过程多时空演化结构。这些研究工作建立了考虑超导体多尺度效应的非线性理论模型，发展了相应的数值仿真算法，对超导电磁固体力学理论体系的建立起到了一定的推动和促进作用，同时为强磁场超导磁体装备的设计制造、失超防护技术的发展，以及强稳定性超导体的研发提供了支撑。
本书在介绍力—电磁—热多物理场环境下Nb3Sn超导体临界性能和失超在不同尺度的响应规律及关联的同时，着重介绍了作者近年来取得的研究成果。考虑新能源装备制造工作人员与力学工作者对相关理论的应用需求，本书保持了严谨且缜密的理论分析，同时由浅入深地介绍了如何建立描述Nb3Sn超导体临界性能多尺度多物理场耦合特性及失超实验现象的基本理论模型，给出了实现定量分析的方法，便于读者理解相关的理论知识和分析方法。
在本书出版之际，深深感谢导师郑晓静院士（2012年由兰州大学调入西安电子科技大学），导师严谨的治学、独到的学术眼光、积极的人生态度影响了我。在她的引领下，我进入了超导电磁固体力学这一崭新的领域；她的悉心指导和帮助，使我从事科学研究的能力有了大幅提高。衷心感谢国家自然科学基金委员会对本书研究工作给予的支持和资助！感谢太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所在我的科研工作中给予的大力支持！感谢电子工业出版社在本书出版过程中提供的帮助！
乔力
2021年8月