基于智能材料球对称问题的研究

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1、仑HefeI单＆代码—地i§!一肥工学大UniversityofTechno垮Iogy硕士学位论文MASTERDISSERTA31"IoN③论文题目：——塑能塑坚堡翌塑型塑塑!冤——学位类别：掌堕堡主学科专业：工程领域L——羔煎三捏——作者姓名：——蔓堕一导师姓名：羞壁副熬攫——完成时间：———垫盟圭呈且一——黑智能材料球对称问题的研究摘要由智能材料组成的智能结构系统是在结构中集成传感器、控制器及执行器．赋予结构健康自诊断、环境自适应及损伤自愈合等某些智能功能与生命特征．达到增强结构安全、减轻质量、降低能耗、提高性能总目标的一种仿生结构系统。智能结

2、构系统的诞生是信息学科、工程及材料学科相互渗透与融合的结果，并已在一些重要工程和尖端技术领域，如航空航天飞行器、潜艇、高速列车、汽车、桥梁、水坝、河堤、建筑等的结构健康监测，振动、噪声、形状控制及损伤自愈合等方面展现良好的应用前景。本文在文献调研的基础上，简介了压电材料和压电、压磁材料的研究现状以及在土木工程中的应用，探讨了压电材料和压电、压磁材料空间球对称问题的通解和各项物理性能。本文先从一般弹性体空间球对称问题的研究出发，利用弹性力学基本方程的曲线坐标形式推导出了一般弹性体空间球对称问题在球坐标形式下的基本方程。在此基础上，研究压电材料和压电、

3、压磁材料在球坐标系下，不计体力、体电荷和体电流的情况下，由空间球对称问题的基本方程导出应力、应变、位移、电位移、电场强度、电位势、磁感强度和磁位势各未知量的通解，同时考虑在不同的边界条件，将其通解应用到应力、电学短路和位移、电学开路以及磁场分布的边界条件中，得到不同条件下问题的解。最后，通过数值算例分析了各种材料的物理性能，并比较一般材料和压电材料的各项物理性能的一般规律，验证了压电材料的物理性能优于一般材料的结论。关键词：压电、压磁、压电振子、球对称、曲线坐标、边界条件Thestudyofintelligentmaterialsinthesphe

4、ricalsymmetryABSTRACTIntelligentstructuresystemwhichiscomposedofintelligentmaterialsisakindofdefensestructuresystem．Itissensor、controllerandcarrierintegratedinthestructure，provideshealthself二diagnosing、environmentself-adapting、harmself—healingupandsomeintelligentfunctionandlif

5、echaracter,andachievedtheobjectivesofstrengtheningstructuresafety、reducingmass、decreasingenergyconsuming、enhancingperformance．Thebirthofintelligentstructuresystemistheresultofpermeatingandmergingininformationsubject、engineeringSUbjectandmaterialsubject．Ithasshownfavorableappli

6、cationprospectinsomeimportantengineeringandtiptechnologyfieldssuchasthestructurehealthmonitorofaviationaerocrafi、submarine、speed—train、automobile、bridge、dam、bankandbuilding，controlofvibration、noiseandshape，harmself-healingupandSOon．Thispaperisbasedonstudy,simplyintroducedthest

7、udyactualityofpiezoelectric、piezomagneticmaterialsandtheirapplicationincivilengineering，andresearchesthegeneralsolutionsofpiezoelectricmaterialsandpiezoelectric、piezomagneticmaterialsinspacesphericalsymmetryandeachphysicalcapabilities．Thispaperbeginswiththeproblemofcommonelast

8、icobjectinspacesphericalsymmetry，usingthecurvecoordinatesofth