超导体因其优异的电磁性能,在能源、通讯、生物医学和交通运输等领域具有广阔的应用前景。然而,这类材料通常在低温、高磁场等极端环境下运行,其工程应用长期面临两项主要的挑战:一是超导体内的损耗将会引起其局部位置的温升,严重影响超导运行时的热稳定性;二是超导体的力学变形不仅影响其载流能力,而且可能会造成超导设备的力学失效以及破坏。因此,研究超导体的热稳定性行为和力学特性是确保各类超导设备安全稳定运行的基础。本论文结合超导运行的真实工况环境,基于理论分析和数值计算研究了超导体的热稳定性及其力学响应。首先,针对超导块体磁化过程中的磁通跳跃行为,研究了磁通跳跃期间超导块体的力学行为。通过建立MgB₂圆柱形超导体一维电-磁-热-力模型,给出了其在外磁场动态加载过程中温度和电磁体力的变化规律,分析了磁通跳跃过程中超导块体内的应力和应变,结果表明应变跳跃和温度跳跃基本一致,而应力跳跃的峰值规律有所不同。此外,温度变化产生的热应变跳跃对总应变跳跃的贡献远大于电磁应力。其次,考虑到YBCO带材的终端电阻会改变堆叠带材内电流的分布,从而影响其失超行为。通过耦合电路方程、磁场方程和热传导方程,建立了四根堆叠带材的二维失超模型;分析了在不同的通电流方式、热源大小和位置下,终端电阻对堆叠带材失超行为的影响。研究了整个失超期间堆叠带材的力学响应。然后,研究了MgB₂超导线圈从缠绕到冷却,以及洛伦兹力共同作用下的力学响应。对于经过热处理后缠绕的线圈,为了准确分析线圈的力学行为,需要考虑缠绕、冷却以及洛伦兹力产生的应力。计算结果表明:在缠绕过程中,芯轴材料会影响缠绕过程中线圈应力和应变。在冷却过程中产生的热应变在总应变中占主要部分,并且中间芯轴的材料以及尺寸会影响热应变;在低场条件下,洛伦兹力对线圈的力学变形贡献比较小。最后,结合细杆理论和二尺度法,推导了CICC导体中三元组间的接触力,并给出了三元组之间的紧缩电阻。将三元组间的接触简化为一系列的点接触,对Hertz接触和AF接触模型进行估算并假设微凸体与微凸体之间的接触为完全塑性变形,从而得到接触点的接触半径,结合接触力给出了三元组间紧缩电阻的值。数值结果表明,表面粗糙度和股线的材料属性都是影响紧缩电阻和膜电阻的关键因素。此外,CICC制备过程中的不同布线方式会影响紧缩电阻的大小。