功能与智能材料结构演化与结构分析

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为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划功能与智能材料结构演化与结构分析　　智能材料系统和结构介绍　　摘要　　人类总是把自然作为工程的灵感，不论是在设计还是在执行上。在智能材料系统与结构领域的构思上，其发展也不例外。Zuk和Clark在《动力学体系》一书中写道：“生命本身是一种运动，从单个细胞到最复杂的组织——人类??正是运动、灵活、变化、适应这些特性将生命体置于比静态物质更高的进化程度上。事实上，这些生物的生存依赖于它们的运动能力：自我强健，自我医疗，自我繁殖，适应变化和适应环境??”创造一种更高级的材料系统和结构，使它具有感知、激励、控制和智能这些“生命”功能，这种构思鼓舞和激励了在这个新领域努力的开始。　　本文包括了关于智能材料系统与结构的一些较早的描述，并且介绍了与智能系统相关的各种概念、定义和分类。本文对智能材料系统领域中应用的一些驱动和传感材料作了简单的调查，并以此来举例说明已取得的进步和研究中的构想。　　引言目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　“智能的”、“灵巧的”、“感知的”、“适应的”和许多其它的术语都用来描述或对材料和结构分类，这些材料和结构拥有它们自己的传感器、驱动器和计算控制能力或硬件。一个已提出的智能材料的定义是：具有固有的或完整的智能性，能对外加负载或外界环境等外界激励产生自适应的材料。这种材料的控制或智能是通过材料组成、加工处理、缺陷和微观结构来决定的，或者是适应不同等级激励的控制方式来实现的。智能结构可能简单的由智能材料系统构筑而成，组成驱动器、传感器和一些更为离散的智能结构。绝大部分早期的“灵巧材料”主要为嵌入式或分布式的压力和温度传感器。但是，目前在材料、驱动器、传感器和控制器领域，智能材料系统的复杂性和效用每月都在迅速发展。虽然智能材料系统和结构的观念可以应用到建筑、堤坝、桥梁、管道、船舶和各种运载工具的设计和落实上，但是目前的研究主要还是面向先进航空器、发射器和大型太空平台等航空航天领域的潜在应用。　　为了对相关学科的概念和差异有所理解，这里提出两个明确的定义。第一个定义是来自于Wada,Fanson和Crawley的一篇文章(1990)，在这篇文章中他们试图建立一个框架来对结构系统分类。第二个概念定义来自于Takagi，详细描述了　　日本关于智能材料的概念。这两种概念在范例上表达了一致的观点，但也会从科学和工程两个方面进行举例对比。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　对于未来先进结构系统功能的需要，如太空系统、航空和航海舰船，促进了结构和材料设计的新途径。Wada，Fanson和Crawley由此尝试提出了一个总体框架来对各种将智能融入结构系统的方法进行分类，其主要兴趣在于精密太空结构的结构系统。如图1，阐释了他们提出的大概框架，包含了一个结构控制途径的清晰层次。下面对他们的定义和概念的解释选自他们的文章。　　两种最基本的类别是：感知结构，它们具有传感器，能够确定或监测系统的状态或性质；适应结构，它们具有驱动器，能够以一种控制方式改变系统的状态或性质。一个感知系统可能具有传感器用于健康监控，但不具有驱动器。相反的，一个适应系统可以具有驱动器用于一个被控制的部署，但不具有传感器。　　感知和适应结构的交叉点是控制结构，将传感器和驱动器置于同一反馈结构用来实时控制系统状态或性质。把这些系统统称为结构可能有点随意，因为从原则上讲，一个控制结构应该是由一个常规结构和一个独立的控制系统组成，比如一个质量检验驱动器附在一个支撑结构上。也许这样定义的主要作用是将这些常规方法与下一个类别——活动结构区分开来。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　活动结构是一种高度集成传感器和驱动器的控制结构，除控制功能外还有结构功能。活动结构的混合本质是从简单方法出发，使其具有真正的集成化控制系统。从逻辑的极端上讲，智能结构包含高度的集成控制逻辑学和电子学，提供分布的或继承的控制体系的可识别元素。　　结构可以从很多不同的意义上被控制。例如，控制系统的目标可能会影响到结构的机械性能。这包括机械状态。一个结构对驱动器使用速率反馈从而增加阻尼，这是一个机械控制的结构。热控制结构应该包括一个用来影响它的热状态和热性质的控制系统。一个具有分布式加热器和热电偶的结构就是一个例子。甚至可以想象一种结构，其表面光学性能可控，或者其表面电磁性能可控。　　智能材料在日本的概念　　日本科学技术机构的HarumitsuYoshimura博士于1989年3月在Tsukuba科学城举行的第一届国际智能材料研讨会上就日本感兴趣的智能材料做了简单的介绍。他说，几年前该机构开始调查发展一种根据环境变化能够智能地体现其自身功能的“材料”的可行性。智能材料的概念和定义开始被航空学、电子学和其它先进技术的相关机构和委员会广泛研究，那个研讨会的主席ToshinoriTakagi博士展示了这项研究的结果。　　Takagi博士介绍了一篇题为“智能材料在日本的概念”的文章，这篇文章本目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　质上是一篇详述讨论和结论的临时报告，是由材料技术委员会和下属委员会，航空学、电子学和其它先进技术的委员会，科学技术机构以及日本政府的成员共同准备的。这篇临时报告是一篇非常有地位的文章，介绍了智能材料在日本应用和研究的促动因素和概念。这篇报告以这样开头：“科学与技术，在即将到来的21世纪里，将很大程度依赖于新材料的发展??我们认为'智能材料’是这样的新材料的主要候选者??”　　促使智能材料的概念做最初的调查似乎源于一个对材料科学历史的评估以及对日本人对开始掌握的科学的前景的纯粹假设。“材料科学的历史表明由结构材料向功能材料发展是一个十分明显的趋势。”因此，研究和发展的方向应该是创造“在某些方面甚至超过生物材料的超功能材料”。这种利用生物材料和系统的概念在智能材料领域并不陌生，但是，在美国，在复制和模仿生物材料上所关注的热点和实现的方式却大为不同。事实上，日本研究者普遍认为“生物材料可以被看作终极的材料”。日本科学界的主要关注在材料的发展上，美国更注重效用、功能和应用上。这两种途径的主要区别在于，美国科学界希望从自然中寻找实现各种各样功能的构想，比如，手臂如何能高度职能和准确的完成定位和摆动的控制任务？然而日本科学界从自然中寻找的是能够像生物材料一样实现适应功能的新合成材料的想法，比如，器官的肌肉结构能被合成吗？目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　这篇报告全面和深入的评价了材料科学在日本的未来，令人印象深刻。对于智能材料概念的描述源于他们的定义：　　·智能材料可以定义为，自身功能可以随环境的变化而智能地变化的材料。但是，他们关于“环境”的定义并不非常清楚。这个概念通过将材料的“智能”分为三类来解释的，如图2。　　·基本功能——这个水平基本上组成了与传感器、效应器和处理器性能相关的本质上的适应功能。　　·宏观功能——这个水平包括材料中的内在智能。　　·社会功用——这个水平从人类的角度来考虑材料的智能，指的是材料的“性能”，可以分类为“友好的”、“理智的或不理智的”和“协调的”。　　这三种分类有一个智能和大概效用的等级。基本功能是通过“将软件系统合并到材料之中”来实现其宏观功能。然而，“即使‘宏观功能’这一类成功的实现??但从人类的角度看这些功能可能也算不上智能”。为了在材料中安装类似人类的智能，一个被称作“智能的表现”的步骤被采用以赋予以下功能：·人类友好　　·可靠性　　·和谐　　·最佳的生命(并非尽可能长)　　·资源-经济的节约　　·热情目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　·分析判断　　·综合的认知/判断　　·理性/非逻辑性　　这个概念给人印象最深刻的一点是,一个科学家委员会在政府机构授权下，在原先的科学技术上又协商定义了一种新技术。正如这篇概念的论文中描写的那样,其目标在于材料科学在将来的思想,而远甚于短期内技术的进步。很清楚的是,这个研讨会的一个目的是开始一个长期的教育计划来激发材料科学家们向“社会效用”努力。　　“材料中最基本的智能由三个功能组成,它们是传感器功能、受动器或驱动器功能、包括记忆功能的处理器功能。”这与在美国好几年以来被广泛接受的用来描述灵巧或智能材料的定义基本相同。然而,即使有这个定义,这个概念也不是非常清晰(也许永远不会)。为了阐明存在于这个技术的定义和实际努力实现这个概念两者之间的疑惑,可以考虑将“智能材料典型样例”认定为这个概念的一部分.一个被普遍接受的观点认为未来的智能材料应该满足,“如果材料能具有内在的智能,比如自诊断、自学习、预测/通知、随时行动的能力、刺激—反馈、认识/辨别的能力。例子包括：　　·表面颜色或光泽随负载而变化的材料??　　·外表随内部损坏程度而变化的材料??　　·机械或电性能随环境而变化的材料??目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　·机械或电性能随负载而变化的材料??　　·化学组分随环境和/或操作条件而变化的材料,因此能够自我分解或恢复降解的性能??　　这些材料的例子似乎是用来描述传感器材料的,仅仅是基本功能之一,是概念的基础。关于概念的文章甚至评估了具有自调节功能的生物材料的实用性和可行性。这样的材料的例子如下:　　·具有自适应功能以激发人体内骨骼的生长的生物材料　　·具有自适应功能以替代人类皮肤、肝、肾、胰腺等的生物材料　　·药物传输系统　　Takagi博士提出的概念被应邀的参与者普遍接受。然而,委员会对于这个概念强调的重点,即单一材料可以包含所有的基本功能和抽象的社会实用功能,这一点目前并未被所有人认同,将会在接下来的讨论中阐明。同样重要的一点是，日本提出的概念并不同于任何结构概念，甚至“混合的”系统，而主要依靠本质　　上单一材料的材料科学来提供这些智能的功能。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　以下部分将描述很多在研讨会中用到的定义和概念，以及许多前几年在美国讨论过的定义。这样的讨论的重要性也许在于让不同组的研究者达成共识；“功能必需引导智能材料的发展”。虽然智能材料系统的目的是为了有效地适应地实现某个指定的功能，这个科学的领域最早的发展并不快，直到这个领域的功能被很好的叙述和理解。这个定义可以或者说应该相应地调整以适应科学技术的发展。　　名字里蕴含了什么？　　在1988年9月，一个名为“ARO灵巧材料，结构和数学专题研讨会”的研讨会在维及尼亚工业州立大学举行。少数国内知名的工程师，科学家和数学家受邀参加，以讨论灵巧材料和结构的研究的过去和现在的状况。这个研讨会第一次尝试着正式定义通常被称作“灵巧或智能材料”的技术和科学。在那个研讨会作出的结论的基础上，作者写了一篇总结文章，包括题为“名字里蕴含了什么？”的一章。这一章是由研讨会的讨论引出的，是关于新研究领域的适当的名字。在日本的这个研讨会的过程中，他们研讨了一些相似的，称为智能材料的这个领域的定义和概念。为了补充完整，以下包含了来自ARO研讨会总结的摘录，以给出在日本的研讨会提出的几种新概念和定义的比较。　　ARO灵巧材料和结构研讨会目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　将环境和材料传感器、机械驱动器以及电子信号处理和适应控制系统合并，用来制造针对特定传感输入的合适的输出器或驱动反馈，这样的材料在过去的几年被称作“机敏的”、“智能的”、“可感知的”、“生物的”。最近在美国航空局技术摘要上发表的一篇关于灵巧材料进展的封面文章中，提出了一个比较不同的定义??“灵巧材料的概念是基于材料的传感器合成，因此材料具备自身的‘神经系统’，能够感知外界情况并与其交流”。最近的出版物中包含和许多其它的定义，这些定义普遍集中在作者正在研究的这些技术和科学上。在研讨会中，所有术语都被应邀的与会者们使用和定义。　　博士(1989)开始介绍一个定义，将灵巧/智能材料解释为“包含分布式和/或整体的驱动器、传感器和微处理器功能”，他提出了适应材料和灵巧材料的区别，认为适应材料和结构仅是智能材料和结构的一部分。例如，一种由形状记忆合金补充成分组成的结构材料，可以弥补在吸收率和热扩散性能上的衰退，其中热扩散性能的衰退会导致这种或其他材料长度的过度变化，这种材料还可以控制结构的运动、振动、声音传播、强度和硬度。同样的材料可以被用来改　　智能材料结构综述　　摘要目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　本文综述了智能材料结构及系统的相关问题，阐述了智能材料的基本概念、分类方法和关键技术；描述了智能材料的实际应用现状和未来发展。智能材料的研究内容十分丰富，涉及许多前沿学科和高新技术，应用领域十分广阔。智能材料结构系统的研究应用必将把人类社会文明推向一个新的高度。关键词：智能材料结构；关键技术；实际应用；未来发展　　Abstract　　Inthispaper,therelatedissuesdealtwithsmart/intelligentmaterialsanditssystemsarereviewed.Thebasicconception,classificationandkeytechnologyofthematerialsispresentsituationandthefuturedevelopmentoftheintelligentmaterialsisdescribed.Theresearchcontentofthematerialsisabundant.ThematerialsdealwithmanyforwardsubjectandhightechniquesandCanbeusedinvariousaspects.Theresearchofsmart/intelligentmaterialsystemswillcertainlycarryhumanbeings’civilizationtoanewsummit.　　KeyWards:smart/intelligentmaterials;keytechnology;presentsituation;futuredevelopment　　1引言目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　材料是人类一切生产和生活水平提高的物质基础，是人类进步的里程碑。随着科技的发展，特别是20世纪80年代以来，现代航天、航空、电子、机械等高技术领域取得了飞速的发展，人们对所使用的材料提出了越来越高的要求，传统的结构材料或功能材料已不能满足这些技术的要求，材料科学的发展由传统单一的仅具有承载能力的结构材料或功能材料，向多功能化、智能化的结构材料发展。20世纪80年代末期，受到自然界生物具备的某些能力的启发，美国和日本科学家首先将智能概念引入材料和结构领域，提出了智能材料结构的新概念。智能材料结构又称机敏结构(Smart/IntelligentMaterialsandStructures)，泛指将传感元件、驱动元件以及有关的信号处理和控制电路集成在材料结构中，通过机、热、光、化、电、磁等激励和控制，不仅具有承受载荷的能力，而且具有识别、分析、处理及控制等多种功能，能进行自诊断、自适应、自学习、自修复的材料结构。智能材料结构是一门交叉的前沿学科，所涉及的专业领域非常广泛，如:力学、材料科学、物理学、生物学、电子学、控制科学、计算机科学与技术等，目前各国都有一大批各学科的专家和学者正积极致力于发展这一学科。　　2智能材料结构的概念和分类　　智能材料结构的概念目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　智能材料结构是将传感元件、驱动元件和控制系统结合或融合在基体材料中的一种结构。这种结构不仅具有承受载荷的能力，还具有识别、分析、判断、动作等额外功能。具体地说,就是具有检测(应变、损伤、温度、压力及各种制导光源)、通信(数据传输)、动作(改变结构外形和结构应力分布、改变电磁场及光学反射能力和数字选择能力、改变透气性和通风)等功能，即结构件本身具有自诊断、自适应、自修复、自增殖、自衰减等能力。　　如将基体材料看作人体的骨骼，则智能材料结构就相当于由神经、肌肉、大脑和骨骼组成的系统。因此可将智能材料结构定义为：将具有仿生命功能的材料融合于基体材料中，使制成的构件具有人们期望的智能功能，这种结构称为智能材料结构。仿生命功能是人们期望的功能，如光纤埋入复合材料中就具有了解结构中的应变和温度的功能，埋入的形状记忆合金丝可以使结构动作、改变结构的形状和应变等。因此，融合于材料中的传感元件相当于人体神经系统，具有感官　　功能；驱动元件相当于人体的肌肉；计算机系统相当于人的大脑，它将根据从传感元件得到的信息指挥驱动元件动作。　　从工程角度来说，智能材料结构是将仿生命功能的材料融合于基体材料中，使制成的构件具有人们期望的智能功能；从解剖学角度来看，智能材料相当于一个由骨骼神经肌肉和大脑组成的系统。这其中基体材料相当于人体的骨骼，融合于基体材料中的传感元件相当于神经系统，具有感官功能，驱动元件相当于人体的肌肉，处理和控制系统可视为人的大脑，它根据从传感元件得到的信息经分析判断后指挥驱动元件动作，实现自诊断、自修复、自适应等功能。　　图1：智能材料动作流程目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　智能材料的分类　　智能材料按产生方式可分为天然智能材料和人工智能材料，前者主要指有机活体，如人和动物的皮肤、骨骼、肌肉、脏器、血液、毛发等；后者是人为制造的具有智能功能的材料是高科技发展的产物，它大多是在前者的启发下而发展的，这时又称为生物拟态材料。　　智能材料结构按驱动方式可以分为两种类型，一类是嵌入式智能材料，又称主动式智能材料，另一类是材料本身具有一定的智能功能，又称被动式智能材料。前者在基体材料中嵌入具有传感、动作和控制处理功能等三种原始材料，传感元件采集和检测外部环境给予的信息，控制处理器指挥激励驱动元件执行相应的动作，即材料在感知所发生的变化后，需要通过外界的反馈系统作用在材料上使其发出所需的变化，如压电陶瓷传感器与压电陶瓷驱动器结合起来，通过外部反馈电路进行驱动。后者是某些材料微结构本身就具有智能功能!能够随着环境和时间改变自己的性能，例如自滤波玻璃、变色太阳镜和受辐射时性能自衰减的　　InP　　半导体等。　　3智能材料结构的关键技术　　智能传感技术目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　传感技术是实现智能结构实时、在线和动态监测的基础。而其中用于感受周围环境变化以实现传感的一类功能元件叫传感元件，它相当于人的神经系统。通过埋入于主体材料内部的传感元件能够有效地将所感受的物理量的变化转换成另一种物理量的变换，它是结构实现智能化的基础元件之一。智能结构中的传感元件应满足如下要求：1、厚度薄,尺寸小,不影响结构外形。2、与主体材料相容性好，埋入后对原结构强度影响小。3、性能稳定可靠，传感信号覆盖面宽，电磁兼容性好，抗干扰能力强。　　目前研究和采用的主要传感元件有：光导纤维、压电元件、电阻应变元件、疲劳寿命丝、半导体元件等。　　光导纤维　　它是利用两种介质面上光的全反射原理制成的光导元件。通过分析光的传输特性可获得光纤周围的力、温度、位移、压强、密度、磁场、成分和X射线等参数的变化。光导纤维作为传感器具有反应灵敏、抗干扰能力强和耗能低等特点。嵌埋式光纤传感器还能实时监测材料固化过程中的状态变化，以便调整固化过程的参数,从而提高材料固化的成功率。而在材料固化后仍留在材料内部，继续充当敏感元件，实时敏感材料结构在使用过程中性能的变化，实现在线无损检测。因而广泛用作智能结构的传感元件。　　压电元件目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　在智能结构中，常用于声发射信号、应力波和压力测量的压电材料可分为两类：压电陶瓷和压电聚合物。压电材料的特点是有较宽的频响范围、控制精度高、可以加工成多种形式的传感器，易于小型化和集成化，可用作传感元件和驱动元件。压电材料的最新成果包括细晶粒聚合物陶瓷、大应变量单晶压电材料、压电纤维和压电复合材料等，它们的共同优点是具有较大的驱动应变和很强的可设计性。　　半导体元件　　微小的半导体传感元件是未来智能结构中的主要传感元件，它能够制成与基体材料融为一体的半导体模块、薄片，用于测量温度、压力、辐射、加速度等，具有用途广、尺寸小、易集成和成本低等优势，目前的主要问题是使用温度的限制。　　不同的传感元件具有不同的传感特性，因此，需要对相关传感元件的力学、光学、电学等耦合效应进行深入的分析，探索新型组合式传感元件的新原理；研究新型光纤、激光、压电传感原理与技术；研究高性能、多用途表面声波传感器；研究分布式及准分布式传感、传感器网络及多传感器复用原理与方法；建立应变/温度复合传感原理与技术；研究新型加速度、速度、位移、变形、裂纹、损伤传感器技术；研究传感器数量与位置优化设计，以及在不同环境下传感元件和网络功能效应的模拟与仿真，以达到优化传感元件和传感网络综合性能的目的。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　智能驱动技术　　驱动技术是智能结构实现形状或力学性能自适应变化的核心问题，也是困扰结构自适应的一个“瓶颈”。其中，驱动元件是使结构自身适应其环境的一类功能元件，它的作用就像人的肌肉，可以改变结构的形状、刚度、位置、固有频率、阻尼、摩擦阻力、流体流动速率、温度、电场及磁场等。驱动元件是自适应结构区别于普通结构的根本特征，也是自适应结构从初级形态走向高级形态的关键。对驱动元件的要求如下：1、与主体材料相容性好，具有较高的结合强度。2、本身具有较好的机械性能，如弹性模量大、静强度和疲劳强度高、抗冲击等。3、频率响应宽，响应速度快，激励后的变形量和驱动力大，且易于控制。　　目前研究和采用的主要驱动元件有：压电元件、形状记忆合金、电致/磁致伸缩材料、电/磁流变体、压电复合材料、聚合物胶体等。　　压电元件　　利用逆压电效应，压电元件可用作驱动元件。压电元件作为驱动元件的特点是：激励能量小，响应速度快，控制精度度高，使用方便。主要问题是：驱动变形量和驱动力小，低于目前结构材料的许用应变值。　　形状记忆合金目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　形状记忆合金是智能结构中首先应用且问世不久的一种具有形状记忆效应的功能型金属材料，其作为驱动器元件最重要的特点是：可实现多种变形形式，变形量大，加热驱动时驱动力较大，可用于改变结构中的应力应变分布和结构的形状。存在的主要问题是功耗大、响应慢、多参数耦合效应复杂。　　电磁流变体　　智能材料与结构　　智能材料就是指具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。具体来说，智能材料需具备以下内涵：　　(1)具有感知功能，能够检测并且可以识别外界(或者内部)的刺激强度，如　　电，光，热，应力，应变，化学，核辐射等；　　(2)具有驱动功能，能够响应外界变化；　　(3)能够按照设定的方式选择和控制响应；　　(4)反应比较灵敏,及时和恰当；　　(5)当外部刺激消除后,能够迅速恢复到原始状态。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　智能材料与结构是当今世界上正在发展的新兴边缘学科，属前沿性研究领域。该学科研究的特点是将具有特殊性能的智能材料复合于本体材料、或制成智能构件与原有构件相结合，以形成一种具有感知和作动功能的新型智能材料结构，使结构自身具有自诊断、自控制、自适应的功能，达到提高结构安全性、可靠性的目的。　　由于智能材料与结构可以解决许多现有技术和方法不易解决、或不能解决的技术问题，因而已引起世界各发达国家的极大关注，并拨巨额专款用于此方面的研究。近年来，我国也开始对智能材料结构进行研究，因起步较晚，在基础理论研究和开发应用方面，均与国外存在较大差距。　　主要研究内容：　　1、自适应智能材料结构研究　　针对大型机械关键受力结构连接部位，由于加工误差、载荷不均和温度不均等导致的连接部位受力不均问题，利用功能材料的一些特殊性能进行自适应结构的研究。　　2、用于结构控制和损伤监测智能材料理论研究　　针对高速机车壳体、飞机、卫星壳体和大型关键机械结构设备受力构件进行基础理论、结构设计与控制研究及应用。　　3、智能材料在大型结构健康诊断与控制上的研究及其应用　　利用智能材料的特殊性能作为传感元件和控制元件，对结构的健康状态进行长期的实时监测和控制，并通过获取的特征信息对结构的健康状态进行评价。　　4、功能材料的研究目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　主要研究(1)形状记忆合金的冶炼工艺、热处理工艺及成型工艺，并对其力学行为、功能特性以及本构关系进行研究;(2)光纤传感器的制作工艺,性能参数,监测技术与进行研究。　　智能材料的特征　　因为设计智能材料的两个指导思想是材料的多功能复合和材料的仿生设计，　　所以智能材料系统具有或部分具有如下的智能功能和生命特征：　　传感功能　　能够感知外界或自身所处的环境条件，如负载、应力、应变、振动、热、光、电、磁、化学、核辐射等的强度及其变化。　　反馈功能　　可通过传感网络，对系统输入与输出信息进行对比，并将其结果提供给控制系统。　　信息识别与积累功能　　能够识别传感网络得到的各类信息并将其积累起来。　　响应功能　　能够根据外界环境和内部条件变化，适时动态地作出相应的反应，并采取必要行动。　　自诊断能力目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　能通过分析比较系统目前的状况与过去的情况，对诸如系统故障与判断失误等问题进行自诊断并予以校正。　　自修复能力　　能通过自繁殖、自生长、原位复合等再生机制，来修补某些局部损伤或破坏。　　自调节能力　　对不断变化的外部环境和条件，能及时地自动调整自身结构和功能，并相应地改变自己的状态和行为，从而使材料系统始终以一种优化方式对外界变化作出恰如其分的响应。　　构成　　一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。　　基体材料　　基体材料担负着承载的作用，一般宜选用轻质材料。一般基体材料首选高分子材料，因为其重量轻、耐腐蚀，尤其具有粘弹性的非线性特征。其次也可选用金属材料，以轻质有色合金为主。　　敏感材料　　敏感材料担负着传感的任务，其主要作用是感知环境变化。常用敏感材料如形状记忆材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色材料、电流变体、磁流变体和液晶材料等。　　驱动材料目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　因为在一定条件下驱动材料可产生较大的应变和应力，所以它担负着响应和控制的任务。常用有效驱动材料如形状记忆材料、压电材料、电流变体和磁致伸缩材料等。可以看出，这些材料既是驱动材料又是敏感材料，显然起到了身兼二职的作用，这也是智能材料设计时可采用的一种思路。　　其它功能材料　　包括导电材料、磁性材料、光纤和半导体材料等。　　功能　　(转载于:写论文网:功能与智能材料结构演化与结构分析)现举一个简单的应用了智能材料的例子：某些太阳镜的镜片当中含有智能材料，这种智能材料能感知周围的光，并能够对光的强弱进行判断，当光强时，　　它就变暗，当光弱时，它就会变的透明。　　科学家正在研制一种能自行调温调光的新型建筑材料，这种材料叫“云胶”，其成分是水与一种聚合物的混合物，呈透明状，可以透过90％的光线。当被加热时，云胶可从清澈透明变成白色，以阻挡90％的光线，这一转变是可逆的，且能在两三度温差范围内完成。建筑物如果拥有了这样的“皮肤”就可以适应周围的环境：当天气寒冷时它就变成透明的，让阳光照射进来：当天气暖和需要把阳光挡住时，它就变得半透明。一个装有云胶的天窗，当太阳光从天窗的一端移向另一端时，可提供比较恒定的进光量。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　德国著名的康采思巴斯夫公司在工程师舒勒的带领下已研制出一种名为“施马蒂斯”的智能塑料，它可以按照人们的需要时而变硬时而变软，因而人们可通过各种外因来变换它的物理状态。这种塑料能自行消除外来的撞击，特别适合于车辆的缓冲器。用这种塑料制成的油箱即使被坦克压过也不会破裂。将其用于建房则抗震性能特强。如果在桥梁钢架上套一层用这种塑料制成的微型管道网，其内部储存着防锈剂，一旦钢架生锈，管道会自行熔解，释放出防锈剂。　　再如，形状记忆合金(ShapeMemoryAlloys，简称SMA)是一种能够记忆原有形状的智能材料。当合金在低于相变态温度下，受到一有限度的塑性变形后，可由加热的方式使其恢复到变形前的原始形状，这种特殊的现象称为形状记忆效应。而当合金在高于相变态温度下，施以一应力使其受到有限度的塑性变形后，可利用直接释放应力的方式使其恢复到变形前的原始形状，此种特殊的现象又称为拟弹性或超弹性。这两种形状记忆合金所拥有的独特性质在普通金属或合金材料上是无法发现的。　　记忆合金同我们的日常生活也同样休戚相关。仅以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放　　到冷水中，它会立即恢复原状。利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温，在热水温度过高时通过"记忆"目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　功能，调节或关闭供水管道，避免烫伤。也　　可以制作成消防报警装置及电器设备的保安装置。当发生火灾时,记忆合金制成的弹簧发生形变，启动消防报警装置，达到报警的目的。还可以把用记忆合金制成的弹簧放在暖气的阀门内，用以保持暖房的温度，当温度过低或过高时，自动开启或关闭暖气的阀门。　　再如以下的设计图：　　预计不远的将来，这些各种各样实用的有“感觉”和“知觉”的高分子智能材料将会走进寻常百姓家　　......目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。