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智能材料自我总结


第一章机敏材料与智能结构 一、智能材料的概念 智能材料结构又称机敏结构(Smart/Intelligent Materials and Structure) 泛指将传感器和驱动器以及有关的信号处理和控制电路集成在材料 结构中,通过机、热、光、化、电、磁等激励 k 控制,不仅具有承受 载荷的能力,而且具有识别、分析、处理及控制等多种功能。能进行 自诊断、自适应、自学习、自修理的材料结构 智能材料指的是那些对使用环境敏感而且能对环境变化作出灵活反 应的材料.更确切地说,智能材料是一类集传感、控制、驱动 (执行) 等功能于一体的机敏或智能材料一结构系统, 它能适时地感知与响应 外界环境的变化, 实现自检测、 自诊断、 自修复、 自适应等多种功能。 二、智能材料的分类 1、将传感器集成在材料中构成被动机敏结构。能够监测自身的状态 (损伤,变形,振动) 2、在被动机敏结构中集成驱动器就形成主动机敏结构(不仅能够感 知,还能够修正自身满足多种要求) 3、主动机敏结构中引入以神经网络为基础的自学习系统,构成智能 材料系统(具有广泛的适应性,学习经验等) 三、基础智能材料的研究 .1 形状记忆基础智能材料 .2 压电基础智能材料 .3 电/磁流变液基础智能材料 1 .4 磁致伸缩基础智能材料 .5 智能凝胶材料 .6 聚合物基“人工肌肉 .7 自组装基础智能材料 .8 光纤基础智能材料 四、国外研究特点 : 1.十分重视对基本规律、特性、机理以及模拟计算方法等的研究, 并且认为这是推进 智能结构发展的关键。 2..基础研究与工程实际应用问题相结合,而且两者平行地进行 3.综合结构力学、控制、材料、计算机及试验技术等不同学科交 叉进行研究。 五、应用前景 o 军事 智能蒙皮 减振降噪 自主飞行 监控 o 工程应用 结构健康监测和寿命预测 自诊断智能结构实时测量 汽车、船舶、土木工程和医学领域 o 航空航天领域的应用 、航空航天领域的应用 2 1.形状控制 2.损伤探测与修复 3.振动控制 4.分离机构 o 飞行器上的应用 o 数据通讯 六、未来研究方向 (1) 高模量、高疲劳寿命、大应变的智能材料的研制. (2) 传感器和致动器数量优化与位置优化列阵的最优数量选择与 位置及其优化设计,如结构材料的最佳配置等. (3) 强鲁棒性的分层最优化智能控制算法,具有容错能力和局部反 馈回路的分布式控制器的在线自适应学习算法. (4) 智能材料的表面处理工艺和自动埋入方法. (5) 智能结构中传感器与致动器的性能稳定性及其控制算法,智能 结构的静动态的响应及其非线性动态过程与稳定性(慢变与时滞过程) 的研究. (6) 更加完善的智能材料与结构间的机电耦合理论模型的建立. 3 (7) 边界元等方法在智能结构分析中的应用. 由多种智能材料构成的网络式智能结构的分析和研究. 七、需要解决的问题 ①研制低能耗、大应变量、宽频带动作、力学性能好、高稳定和 高寿命的致动器材料 ②研制高稳定、耐温好、低成本、可单线多路复用且与基体易于 融合的光纤传感器; ③研制高性能可植入基体材料中的微型电子器件 ④进行深入结构的控制方法研究 ⑤继续进行集成方法研究 ⑥智能材料与结构的设计、制造、数据库、可靠性等研究 第二章 智能材料系统的功能机敏材料 本章小结 ? 智能材料的构想来源于---仿生。 ? 仿生---模仿大自然中生物的一些独特功能制造人类使用的工具, 如 模仿蜻蜓制造飞机等。 ? 智能材料的目标---研制出一种材料, 使它成为具有类似于生物的各 种功能的“活”的材料。

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