智能材料二維問題的狀態(tài)空間解.pdf

1、智能材料是能夠感知環(huán)境變化并通過自我判斷得出結(jié)論并執(zhí)行相關(guān)指令的一種功能材料，它是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一，將支撐著未來高新技術(shù)的發(fā)展，使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結(jié)構(gòu)材料之間的界限逐漸消失，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的功能化，功能多樣化。因此科學(xué)家們預(yù)言智能材料的研制成功和大規(guī)模應(yīng)用將導(dǎo)致材料科學(xué)發(fā)展的又一次重大變革。智能材料要求材料體系集感知、自診斷、自適應(yīng)、自修復(fù)等功能早期的智能材料種類極少，而且適應(yīng)面很窄，功能單一，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們

2、開始對(duì)智能材料的幾種功能分別進(jìn)行處理，并在所使用的材料中融入某種新的材料和器件，使它們具有某種或多種智能特性，從而大大的擴(kuò)展了智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域由智能材料組成的智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是在結(jié)構(gòu)中集傳感器、控制器及執(zhí)行器于一體，賦予結(jié)構(gòu)健康自診斷、環(huán)境自適應(yīng)及損傷自愈合等某些智能功能與生命特征，達(dá)到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)安全、減輕質(zhì)量、降低能耗、提高性能總目標(biāo)的一種仿生結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的誕生是信息學(xué)科、工程及材料學(xué)科相互滲透與融合的結(jié)果，并已在一些重要工程和

3、尖端技術(shù)領(lǐng)域，如航空航天飛行器、潛艇、高速列車、汽車、橋梁、水壩、河堤、建筑等的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，振動(dòng)、噪聲、形狀控制及損傷自愈合等方面展現(xiàn)良好的應(yīng)用前景。本文在文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)介了壓電材料和壓電、壓磁材料的研究現(xiàn)狀以及在土木工程中的應(yīng)用，推導(dǎo)了壓電材料和壓電、壓磁材料平面問題的狀態(tài)變量方程。本文先從一般彈性體平面問題的研究出發(fā)，拋棄任何有關(guān)位移或應(yīng)力模式的人為假設(shè)，引入狀態(tài)空間理論，利用彈性力學(xué)基本方程推導(dǎo)出了一般彈性體平面問題的狀態(tài)