形狀記憶合金材料在索桿結(jié)構(gòu)振動控制中的應用.pdf

1、形狀記憶合金材料(shape memory alloys)在許多工程領域都具有巨大的應用潛力.形狀記憶合金材料應用技術(shù)的興起與發(fā)展不僅意味著結(jié)構(gòu)功能的增強,結(jié)構(gòu)使用效率的提高和結(jié)構(gòu)設計型式的優(yōu)化,更重要的是對傳統(tǒng)土木工程的結(jié)構(gòu)設計、建造、維護及使用和控制等許多觀念的更新.在土木工程領域內(nèi),形狀記憶合金材料主要在以下三個方面的應用研究最受重視:①結(jié)構(gòu)健康的實時檢測與監(jiān)控.這主要是指將先進的傳感元件和驅(qū)動元件集成在傳統(tǒng)的土木工程結(jié)構(gòu)中,利用

2、它們構(gòu)成的網(wǎng)絡對結(jié)構(gòu)的裂縫、損傷、疲勞、沖擊、缺陷、腐蝕等狀態(tài)進行實時監(jiān)測和控制,以確保重大土木工程結(jié)構(gòu)和基礎設施的安全可靠,降低其維修費用.②結(jié)構(gòu)減震抗震抗風的自適應控制.結(jié)構(gòu)的動力響應控制一直是土木工程設計中的一個非常重要的問題,特別是對于高層建筑和橋梁等大型土木工程結(jié)構(gòu)的抗震抗風的控制更是如此,而智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的研究與開發(fā)應用就可為之提供一個更為有效的新途徑,從而使結(jié)構(gòu)的自適應控制成為可能.③形狀自適應結(jié)構(gòu).形狀記憶合金材料的研

3、究與出現(xiàn)不僅可使土木工程設計人員所期盼的自適應結(jié)構(gòu)的誕生成為可能,而且更重要的是它代表著先進的新型材料與傳統(tǒng)的土木工程結(jié)構(gòu)相結(jié)合這一重大的學科研究發(fā)展方向,許多問題既富有挑戰(zhàn)性又具有重大的科學意義,其研究成果將使土木工程這一古老的學科發(fā)生一次前所未有的重大變革,從而給土木工程的應用和發(fā)展帶來勃勃生機,以滿足人們?nèi)找嫣岣叩纳嫠疁屎铜h(huán)境生態(tài)要求.自適應不僅具有承受荷載和傳遞運動的能力,同時還兼有檢測(應力、應變、裂縫、損傷、溫度等)、動作

4、(改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部應力應變分布和結(jié)構(gòu)外形及位置等)和改變結(jié)構(gòu)特性(結(jié)構(gòu)阻尼、固有頻率、光學特性、周圍電磁場分布)等諸多智能功能,因此其應用前景將來非常廣闊.該文介紹了形狀記憶合金這一特殊功能性材料的相變機制和基本特征,闡述了形狀記憶合金材料的形狀記憶效應、相變偽彈性性能,特別是形狀記憶合金材料的本構(gòu)關(guān)系及其在工程結(jié)構(gòu)振動控制中的應用,如基于唯象理論的本構(gòu)模型、相變偽彈性恢復力特征、應用形狀記憶合金材料進行結(jié)構(gòu)抗震控制的基本理論和方法等.第一