智能机构的发展史

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1、智能机构的发展史智能机构的简介智能结构是一种仿生结构体系，它集主结构、传感器、控制器及驱动器于一体，不仅具有承载功能，还能感知和处理内外部环境信息，并通过改变结构的物理性质使结构形变，对环境作出响应，实现结构健康自诊断、自监控、环境自适应以及损伤自愈合自修复的生命特征及智能功能，在危险发生时能自己保护自己。二、智能结构的发展史2.1智能结构的诞生2.2国外的发展状况2.3国内的发展状况2.1智能结构的诞生近十年来，随着科学技术，特别是航空、航天技术的飞速发展，对材料的要求越来越高。人们发现，传统材料一旦制成成品，就不可能在其使用过程中对其性能实施动态监控；并且传统材料只能被动

2、地受环境的影响，不能针对环境的变化作出适当的反应。针对这些不足，在70年代末80年代初，美国军方为提高其飞行器的性能，首先提出了“智能”结构（smartsturetures或Intellignetstureutres)的概念。2.2国外的发展状况自1984年美国首先开展智能结构的研究以来，目前在美国、日本、英国、意大利等国家都己成立了智能材料机构的研究所。美国是最早从事这一领域研究的国家，军方和一些政府机构直接参与了这项工作。参与智能材料和结构研究与发展的主要机构有美国陆军研究局、弹道导弹防御局、航空航天局、空军(主要是怀特实验室)和海军科研局，以及波音、麦道、TRW、联合机

3、身公司等大公司和许多大学。日本NASDA(宇航局)和SIAS(宇航研究院)也很早就开始了有关研究计划，研究大型空间结构的形状控制问题。日本通产省共技院把智能结构系统列入1995年开始实施的基础科学先导研究的七大项目之一。欧洲智能材料和结构的研究以德、英、法、意为主。欧洲工业基础研究中心(BRITE)成立了专门机构对此进行研究。从1989至1991年，英、法、意三国的7家公司在欧共体的支持下完成了欧洲这一领域第一个合作研究计划“复合材料光学传感计划(OSIFIC)”。90年代初，英国成立了欧洲这一领域首家专门研究机构“斯特拉斯立德大学智能材料与结构研究所”。德国宇航研究院是欧洲

4、从事这一研究的主要机构，它曾将采用植入光纤的自诊断智能结构用于可重复使用运载器的损伤探测和评估以及用于“未来欧洲航天运输系统计划少EsTIP)”进行研究。目前欧洲对飞机的健康监测、直升机主动减振、空间结构的自适应形状控制和阻尼减振、汽车的自适应消声和减振都开展了研究。2.3国内发展状况虽然我国在智能结构及其系统的研究方面尚处于起步阶段，但是己经呈现出一幅“百花齐放，百家争鸣”的欣欣向荣的局面。国家自然科学基金委员会与航空部已设立了多个智能结构的科研项目，许多高等院校与研究所己开展了这方面的研究工作。例如对机舱内噪声控制的研究、机器人柔性臂的振动控制、铁路长轨伸缩量的控制等。南

5、京航天航空大学成立了智能材料结构研究所，重庆大学也成立了智能结构研究中心。此外，上海交通大学，哈尔滨工业大学，天津大学，华侨大学，北京工业大学等等一大批高等院校和研究所的许多专家、学者奋斗在智能结构这一新型领域。三、目前的具体应用目前智能结构尚处于实验室阶段，主要应用于建筑物，铁路，桥梁，海洋平台，水坝和高速公路等结构的健康监测和安全评定。佛罗里洲的SunshineSkywayBridge装有500多个传感器。另外青马大桥以及内陆的虎门桥和江阴长江大桥也都在施工期间安装了传感装置，用于检测建成服役后安全状态。二、智能机构的发展前景智能结构系统的诞生是信息学科与工程及材料学科相

6、互渗透与融合的结果。目前智能结构设计技术沿两条路线发展：一是根据智能结构的用途，由功能简单到功能复杂、从优化控制到智能控制发展。另一条是更具智能材料的发展而发展。智能结构在未来飞机、导弹、运载火箭、卫星、飞船、空间站上有广阔的应用前景。智能结构于材料在汽车工业行业的应用。主要的用用可能有1、结构内部损伤检测和结构完整性检测；2、结构的自修复功能；3、振动和噪声的主动控制。四、今后的主要研究方向研制低能耗、大应变量、高稳定和高寿命的致动器材料研制耐高温、低成本、易与基体材料交融的光纤传感器研制可植入基体材料中的高性能微电子器件新的结构控制技术开发智能结构的设计、制造技术等