智能复合材料结构体系

《智能复合材料结构体系》在简要介绍智能复合材料结构系统的研究现状与进展的基础上，重点阐述了作者及其课题组在水泥基智能复合材料方面的研究成果。其内容包括:水泥基智能复合材料的组成及压敏性，温敏性，热电效应，力电效应，电热效应，损伤图像检测等的几个机理和实验结果，水泥基智能复合系统的自诊断与自调节的理论分析，数值模拟和实验研究模型，在道路融雪化冰，钢筋混凝土锈蚀监测，混凝土结构变型检测，结构温度变形自适应调节以及混凝土结构可视化健康检测的阶段性研究成果，并指出了水泥基智能复合材料在工程应用中存在的一些问题。

1 智能复合材料及其进展

1．1 概述

1．1．1 智能材料

1．1．2 智能复合材料

1．1．3 智能结构及其系统

1．2 水泥基智能复合材料的自感知研究进展

1．2．1 压敏特性

1．2．2 温敏特性

1．2．3 热电特性

1．2．4 力电效应

1．3 水泥基智能复合材料的自调节研究进展

1．3．1 电热效应

1．3．2 电力特性

1．3．3 自减振特性

1．4 水泥基智能复合材料的自愈合研究进展

1．4．1 结晶沉淀自愈合

1．4．2 渗透结晶自愈合

1．4．3 聚合物固化仿生自愈合

1．4．4 电解沉积自愈合

1．4．s自愈合存在的问题

1．5 形状记忆合金智能复合材料

1．5．1 在航天航空器结构中的应用实例

1．5．2 在土木工程中的应用实例

1．6 光纤智能复合材料

1．6．1 光纤光栅

1．6．2 光纤光栅传感器在航空航天业中的应用举例

1．6．3 光纤光栅传感器在船舶航运业中的应用举例

1．6．4 光纤光栅传感器在土木工程中的应用举例

1．7 压电智能复合材料

1．7．1 阻抗法及其应用

1．7．2 波动法及其应用

参考文献

2 水泥基智能复合材料的压敏性及其智能结构

2．1 概述

2．2 水泥基智能复合材料压敏性的定义和基本现象

2．3 水泥基智能复合材料组分、结构与压敏特性

2．3．1 碳纤维的掺量和长度对压敏性的影响

2．3．2 龄期对压敏性的影响

2．3．3 碳纤维表面处理对压敏性的影响

2．3．4 外加剂对压敏性的影响

2．3．5 成型工艺对压敏性的影响

2．4 水泥基智能复合材料压敏性的不同测试方法．

2．4．1 直流电阻测试法

2．4．2 交流阻抗测试法

2．4．3 电容测试法

2．5 水泥基智能复合材料的动态压敏特性．

2．5．1 对三角波交变载荷的响应

2．5．2 对冲击载荷的响应

2．6 水泥基智能复合材料压敏性在混凝土结构中的应用

2．6．1 混凝土简支梁弯曲变形的自诊断

2．6．2 混凝土立柱偏心的自诊断

2．6．3 有温度梯度时梁变形检测的温度补偿

2．6．4 水泥基智能材料周边有约束的压敏性

2．6．5 利用压敏性监测混凝土中的钢筋锈蚀

2．6．6 结构平均应变和应力检测

2．7 水泥基复合材料承载时的损伤．

2．7．1 水泥基材料及结构的损伤监测

2．7．2 水泥基材料局部损伤的检测

2．7．3 混凝土构件残余寿命预测

2．7．4 混凝土的冻融损伤分析

2．7．5 新旧混凝土粘结质量的评估

2．8 压敏性研究目前存在的问题

参考文献

3 水泥基智能复合材料的温敏性、力电效应及其智能结构

3．1 概述

3．2 水泥基智能复合材料的温敏性

3．2．1 水泥基智能复合材料的温敏性及其机理

3．2．2 碳纤维掺量对水泥基智能复合材料温敏性的影响

3．3 水泥基智能复合材料温敏性在混凝土结构中应用

3．3．1 嵌入式温敏混凝土结构

3．3．2 碳纤维水泥层/普通混凝土复合温敏结构

3．4 水泥基智能复合材料的塞贝克效应

3．4．1 水泥基智能复合材料的塞贝克效应与机理

3．4．2 水泥基PN结的伏安特性及其塞贝克效应

3．4．3 塞贝克效应影响因素的研究

3．5 水泥基智能复合材料塞贝克效应在混凝土结构中应用

3．5．1 埋入水泥基智能复合材料的温敏混凝土柱

3．5．2 碳纤维水泥层/普通混凝土复合温敏结构

3．5．3 连续碳纤维温敏混凝土杆

3．5．4 温度自诊断自适应智能混凝土结构及模型

3．6 水泥基智能复合材料的力电效应

3．6．1 水泥基智能复合材料的力电效应

3．6．2 孔隙水与水泥基智能复合材料力电效应的关系

3．6．3 水泥基智能复合材料力电效应的机理

3．6．4 水泥基智能复合材料的电磁发射现象

3．7 水泥基智能复合材料的电力效应

3．7．1 实验方法

3．7．2 水泥基智能复合材料的电力效应

3．7．3 电力效应的机理

3．8 基于力电效应应用的机敏混凝土梁

3．8．1 试验模型与测试系统

3．8．2 试验结果

参考文献

4 水泥基智能结构的自调节

4．1 概述

4．1．1 变形自调节

4．1．2 温度自调节

4．1．3 高阻尼抗振调节

4．2 变形自调节的基本原理及实验

4．2．1 碳纤维毡混凝土叠层梁的实验模型及材料

4．2．2 叠层梁电热变形实验装置及实验过程

4．2．3 叠层梁电热变形实验结果分析

4．3 变形自调节理论分析

4．3．1 叠层梁的热传导数学模型

4．3．2 叠层梁电热驱动的动态响应

4．3．3 叠层梁的电热变形数值模拟

4．3．4 叠层梁电热变形的实验与理论数值的比较

4．4 变形自调节中的温度、变形自检测

4．4．1 温度检测

4．4．2 温差检测

4．4．3 变形检测

4．5 变形自调节的控制理论与方法调节实验

4．5．1 被控对象的数学模型

4．5．2 变形自调节的控制方法

4．5．3 反馈信号的预处理

4．5．4 碳纤维毡水泥砂浆叠层梁变形调节实验

4．6 温度自调节原理实验

……

5 水泥基智能复合材料结构损伤的成像诊断方法

参考文献2100433B

出版社: 武汉理工大学出版社; 第1版 (2005年6月1日)

平装: 262页

正文语种: 简体中文

开本: 32

ISBN: 7562923620

条形码: 9787562923626

产品尺寸及重量: 20.8 x 14.8 x 1.5 cm ; 358 g

ASIN: B00114IO0M

智能复合材料为机敏复合材料的高级形式，但机敏复合材料只能作出简单线性的响应。而复合材料能根据环境条件的变化程度能非线性地使材料适应以达到最佳的效果。可以说在机敏复合材料的自诊适应和自愈合的基础上增加了自决策的功能，体现所具有的高级形式。智能复合材料和系统也可简称之为智能材料和系统(intelligent materials and system)尚无统一的名称，同时它的概念也在不断的扩展 。

复合材料智能结构分为被动控制式和主动控制式两类。

被动控制式智能结构低级而简单（亦称为机敏结构），只传输传感器感受到的信息，如应变、位移、温度、压力和加速度等，结构与电子设备相互独立。

主动控制式是一种智能化结构，具有先进而复杂的功能，能主动检测结构的静力、动力等特性，比较检测结果，进行筛选并确定适当的响应，控制不希望出现的动态特性 。

（1）基体材料

基体材料主要起承受载荷的作用，一般选用轻质材料，其中高分子材料因重量轻、耐腐蚀等优点而受到人们的重视。也可选用金属材料，尤其以轻质有色合金为主。

（2）传感器部分(敏感材料)

传感器部分由具有感知能力的敏感材料构成。它的主要作用是感知环境的变化 ,如温度、压力、应力、电磁场等，并将其转换为相应的信号。这种材料有形状记忆合金、压电材料、光纤、磁致伸缩材料、PH致伸缩材料、电致变色材料、电致粘流体、磁致粘流体、液晶材料、功能梯度材料和功能塑料合金。

（3）驱动器部分

构成驱动器部分的驱动材料如形状记忆合金、磁致伸缩材料、PH致伸缩材料、电致伸缩材料等。在一定的条件下可产生较大的应变和应力，从而起到响应和控制的作用。可以根据温度、电（磁）场等的变化而改变其形状、尺寸、位置、刚性、自然频率、阻尼以及其它一些力学特征，因而可具有对环境的自适应功能。

（4）信息处理器部分

信息处理器部分是智能复合材料的最核心部分。随着高度集成的硅晶技术的发展，信息处理器也变得越来越小，这就为将信息处理器复合进智能复合材料提供了良好的条件。