智能復合材料結構體系

《智能復合材料結構體系》在簡要介紹智能復合材料結構系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與進展的基礎上，重點闡述了作者及其課題組在水泥基智能復合材料方面的研究成果。其內(nèi)容包括:水泥基智能復合材料的組成及壓敏性，溫敏性，熱電效應，力電效應，電熱效應，損傷圖像檢測等的幾個機理和實驗結果，水泥基智能復合系統(tǒng)的自診斷與自調(diào)節(jié)的理論分析，數(shù)值模擬和實驗研究模型，在道路融雪化冰，鋼筋混凝土銹蝕監(jiān)測，混凝土結構變型檢測，結構溫度變形自適應調(diào)節(jié)以及混凝土結構可視化健康檢測的階段性研究成果，并指出了水泥基智能復合材料在工程應用中存在的一些問題。

1 智能復合材料及其進展

1．1 概述

1．1．1 智能材料

1．1．2 智能復合材料

1．1．3 智能結構及其系統(tǒng)

1．2 水泥基智能復合材料的自感知研究進展

1．2．1 壓敏特性

1．2．2 溫敏特性

1．2．3 熱電特性

1．2．4 力電效應

1．3 水泥基智能復合材料的自調(diào)節(jié)研究進展

1．3．1 電熱效應

1．3．2 電力特性

1．3．3 自減振特性

1．4 水泥基智能復合材料的自愈合研究進展

1．4．1 結晶沉淀自愈合

1．4．2 滲透結晶自愈合

1．4．3 聚合物固化仿生自愈合

1．4．4 電解沉積自愈合

1．4．s自愈合存在的問題

1．5 形狀記憶合金智能復合材料

1．5．1 在航天航空器結構中的應用實例

1．5．2 在土木工程中的應用實例

1．6 光纖智能復合材料

1．6．1 光纖光柵

1．6．2 光纖光柵傳感器在航空航天業(yè)中的應用舉例

1．6．3 光纖光柵傳感器在船舶航運業(yè)中的應用舉例

1．6．4 光纖光柵傳感器在土木工程中的應用舉例

1．7 壓電智能復合材料

1．7．1 阻抗法及其應用

1．7．2 波動法及其應用

參考文獻

2 水泥基智能復合材料的壓敏性及其智能結構

2．1 概述

2．2 水泥基智能復合材料壓敏性的定義和基本現(xiàn)象

2．3 水泥基智能復合材料組分、結構與壓敏特性

2．3．1 碳纖維的摻量和長度對壓敏性的影響

2．3．2 齡期對壓敏性的影響

2．3．3 碳纖維表面處理對壓敏性的影響

2．3．4 外加劑對壓敏性的影響

2．3．5 成型工藝對壓敏性的影響

2．4 水泥基智能復合材料壓敏性的不同測試方法．

2．4．1 直流電阻測試法

2．4．2 交流阻抗測試法

2．4．3 電容測試法

2．5 水泥基智能復合材料的動態(tài)壓敏特性．

2．5．1 對三角波交變載荷的響應

2．5．2 對沖擊載荷的響應

2．6 水泥基智能復合材料壓敏性在混凝土結構中的應用

2．6．1 混凝土簡支梁彎曲變形的自診斷

2．6．2 混凝土立柱偏心的自診斷

2．6．3 有溫度梯度時梁變形檢測的溫度補償

2．6．4 水泥基智能材料周邊有約束的壓敏性

2．6．5 利用壓敏性監(jiān)測混凝土中的鋼筋銹蝕

2．6．6 結構平均應變和應力檢測

2．7 水泥基復合材料承載時的損傷．

2．7．1 水泥基材料及結構的損傷監(jiān)測

2．7．2 水泥基材料局部損傷的檢測

2．7．3 混凝土構件殘余壽命預測

2．7．4 混凝土的凍融損傷分析

2．7．5 新舊混凝土粘結質(zhì)量的評估

2．8 壓敏性研究目前存在的問題

參考文獻

3 水泥基智能復合材料的溫敏性、力電效應及其智能結構

3．1 概述

3．2 水泥基智能復合材料的溫敏性

3．2．1 水泥基智能復合材料的溫敏性及其機理

3．2．2 碳纖維摻量對水泥基智能復合材料溫敏性的影響

3．3 水泥基智能復合材料溫敏性在混凝土結構中應用

3．3．1 嵌入式溫敏混凝土結構

3．3．2 碳纖維水泥層/普通混凝土復合溫敏結構

3．4 水泥基智能復合材料的塞貝克效應

3．4．1 水泥基智能復合材料的塞貝克效應與機理

3．4．2 水泥基PN結的伏安特性及其塞貝克效應

3．4．3 塞貝克效應影響因素的研究

3．5 水泥基智能復合材料塞貝克效應在混凝土結構中應用

3．5．1 埋入水泥基智能復合材料的溫敏混凝土柱

3．5．2 碳纖維水泥層/普通混凝土復合溫敏結構

3．5．3 連續(xù)碳纖維溫敏混凝土桿

3．5．4 溫度自診斷自適應智能混凝土結構及模型

3．6 水泥基智能復合材料的力電效應

3．6．1 水泥基智能復合材料的力電效應

3．6．2 孔隙水與水泥基智能復合材料力電效應的關系

3．6．3 水泥基智能復合材料力電效應的機理

3．6．4 水泥基智能復合材料的電磁發(fā)射現(xiàn)象

3．7 水泥基智能復合材料的電力效應

3．7．1 實驗方法

3．7．2 水泥基智能復合材料的電力效應

3．7．3 電力效應的機理

3．8 基于力電效應應用的機敏混凝土梁

3．8．1 試驗模型與測試系統(tǒng)

3．8．2 試驗結果

參考文獻

4 水泥基智能結構的自調(diào)節(jié)

4．1 概述

4．1．1 變形自調(diào)節(jié)

4．1．2 溫度自調(diào)節(jié)

4．1．3 高阻尼抗振調(diào)節(jié)

4．2 變形自調(diào)節(jié)的基本原理及實驗

4．2．1 碳纖維氈混凝土疊層梁的實驗模型及材料

4．2．2 疊層梁電熱變形實驗裝置及實驗過程

4．2．3 疊層梁電熱變形實驗結果分析

4．3 變形自調(diào)節(jié)理論分析

4．3．1 疊層梁的熱傳導數(shù)學模型

4．3．2 疊層梁電熱驅動的動態(tài)響應

4．3．3 疊層梁的電熱變形數(shù)值模擬

4．3．4 疊層梁電熱變形的實驗與理論數(shù)值的比較

4．4 變形自調(diào)節(jié)中的溫度、變形自檢測

4．4．1 溫度檢測

4．4．2 溫差檢測

4．4．3 變形檢測

4．5 變形自調(diào)節(jié)的控制理論與方法調(diào)節(jié)實驗

4．5．1 被控對象的數(shù)學模型

4．5．2 變形自調(diào)節(jié)的控制方法

4．5．3 反饋信號的預處理

4．5．4 碳纖維氈水泥砂漿疊層梁變形調(diào)節(jié)實驗

4．6 溫度自調(diào)節(jié)原理實驗

……

5 水泥基智能復合材料結構損傷的成像診斷方法

參考文獻2100433B

出版社: 武漢理工大學出版社; 第1版 (2005年6月1日)

平裝: 262頁

正文語種: 簡體中文

開本: 32

ISBN: 7562923620

條形碼: 9787562923626

產(chǎn)品尺寸及重量: 20.8 x 14.8 x 1.5 cm ; 358 g

ASIN: B00114IO0M

智能復合材料為機敏復合材料的高級形式，但機敏復合材料只能作出簡單線性的響應。而復合材料能根據(jù)環(huán)境條件的變化程度能非線性地使材料適應以達到最佳的效果?？梢哉f在機敏復合材料的自診適應和自愈合的基礎上增加了自決策的功能，體現(xiàn)所具有的高級形式。智能復合材料和系統(tǒng)也可簡稱之為智能材料和系統(tǒng)(intelligent materials and system)尚無統(tǒng)一的名稱，同時它的概念也在不斷的擴展 。

復合材料智能結構分為被動控制式和主動控制式兩類。

被動控制式智能結構低級而簡單（亦稱為機敏結構），只傳輸傳感器感受到的信息，如應變、位移、溫度、壓力和加速度等，結構與電子設備相互獨立。

主動控制式是一種智能化結構，具有先進而復雜的功能，能主動檢測結構的靜力、動力等特性，比較檢測結果，進行篩選并確定適當?shù)捻憫?，控制不希望出現(xiàn)的動態(tài)特性 。

（1）基體材料

基體材料主要起承受載荷的作用，一般選用輕質(zhì)材料，其中高分子材料因重量輕、耐腐蝕等優(yōu)點而受到人們的重視。也可選用金屬材料，尤其以輕質(zhì)有色合金為主。

（2）傳感器部分(敏感材料)

傳感器部分由具有感知能力的敏感材料構成。它的主要作用是感知環(huán)境的變化 ,如溫度、壓力、應力、電磁場等，并將其轉換為相應的信號。這種材料有形狀記憶合金、壓電材料、光纖、磁致伸縮材料、PH致伸縮材料、電致變色材料、電致粘流體、磁致粘流體、液晶材料、功能梯度材料和功能塑料合金。

（3）驅動器部分

構成驅動器部分的驅動材料如形狀記憶合金、磁致伸縮材料、PH致伸縮材料、電致伸縮材料等。在一定的條件下可產(chǎn)生較大的應變和應力，從而起到響應和控制的作用?？梢愿鶕?jù)溫度、電（磁）場等的變化而改變其形狀、尺寸、位置、剛性、自然頻率、阻尼以及其它一些力學特征，因而可具有對環(huán)境的自適應功能。

（4）信息處理器部分

信息處理器部分是智能復合材料的最核心部分。隨著高度集成的硅晶技術的發(fā)展，信息處理器也變得越來越小，這就為將信息處理器復合進智能復合材料提供了良好的條件。