形狀記憶合金材料在索桿結(jié)構(gòu)振動控制中的應(yīng)用.pdf

1、形狀記憶合金材料(shape memory alloys)在許多工程領(lǐng)域都具有巨大的應(yīng)用潛力.形狀記憶合金材料應(yīng)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(qiáng),結(jié)構(gòu)使用效率的提高和結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計、建造、維護(hù)及使用和控制等許多觀念的更新.在土木工程領(lǐng)域內(nèi),形狀記憶合金材料主要在以下三個方面的應(yīng)用研究最受重視:①結(jié)構(gòu)健康的實(shí)時檢測與監(jiān)控.這主要是指將先進(jìn)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(luò)對結(jié)構(gòu)的裂縫、損傷、疲勞、沖擊、缺陷、腐蝕等狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和控制,以確保重大土木工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施的安全可靠,降低其維修費(fèi)用.②結(jié)構(gòu)減震抗震抗風(fēng)的自適應(yīng)控制.結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)控制一直是土木工程設(shè)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(fēng)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(yīng)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(yīng)控制成為可能.③形狀自適應(yīng)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(shè)計人員所期盼的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的誕生成為可能,而且更重要的是它代表著先進(jìn)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(xué)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(xué)意義,其研究成果將使土木工程這一古老的學(xué)科發(fā)生一次前所未有的重大變革,從而給土木工程的應(yīng)用和發(fā)展帶來勃勃生機(jī),以滿足人們?nèi)找嫣岣叩纳嫠疁?zhǔn)和環(huán)境生態(tài)要求.自適應(yīng)不僅具有承受荷載和傳遞運(yùn)動的能力,同時還兼有檢測(應(yīng)力、應(yīng)變、裂縫、損傷、溫度等)、動作

4、(改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)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(xué)特性、周圍電磁場分布)等諸多智能功能,因此其應(yīng)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(jī)制和基本特征,闡述了形狀記憶合金材料的形狀記憶效應(yīng)、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(yīng)用,如基于唯象理論的本構(gòu)模型、相變偽彈性恢復(fù)力特征、應(yīng)用形狀記憶合金材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震控制的基本理論和方法等.第一