基于光纤传感和形状记忆合金的自修复智能结构研究进展.pdf

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1、·124·材料导报A：综述篇2012年12月(上)第26卷第12期基于光纤传感和形状记忆合金的自修复智能结构研究进展周铭，张永祥，莫崇勋(1广西大学土木与建筑工程学院，南宁543004；2广西水利电力职业技术学院，南宁530023)摘要介绍了基于光纤传感与形状记忆合金的自修复智能结构的工作机理，从材料选择和控制系统开发方面出发，回顾了国内外近年来结合光纤传感技术和SMA驱动技术的智能结构的研究进展，并探讨了在各项研究中存在的问题及今后该领域的研究方向。关键词光纤传感形状记忆合金智能结构监测自修复中图分类号：TB381文献标识码：AResearchPro

2、gressofStudiesonSelf-repairingSmartStructureBased0nOptical—-fiberSensingandShapeMemoryAlloyZHOUMing。ZHANGYongxiang．MOChongxun(1CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，GuangxiUniversity，Nanning543004；2GuangxiHydraulicandElectricPolytechnic，Nanning530O23)AbstractThemechanismofsel

3、f-repairingsmartstructurebasedonoptical—-fibersensingandshapememoryal——loyareintroduced，thenstartingfromtheresearchesonmaterialsselectionandeontrolsystemexploitation，thestatusoftheresearchinthisfieldispresented．Problemsofeachstudyandfutureresearchdirectionsinthisfieldaredis—cuss

4、ed．Keywordsoptical—fibersensing，shapememoryalloy，smartstructure，monitoring，self-repair智能结构(Intelligentstructures)是指能感知外界变化，材料技术的提高和智能结构及智能建筑发展的需要，形状记获取、分析信息并决策，同时作出适当响应以提高自身功能、忆合金在土木工程中的应用也越来越广泛，特别是其变形形寿命和生存能力的结构。它是随着材料技术和集成技术的式多样，可恢复变形大，在受限回复时能产生较大驱动力，抗发展而兴起的多学科交叉综合科学。智能结构概念首先是

5、疲劳性能好，高阻尼性能，易于与混凝土、钢等材料相结合等由美国军方在20世纪8O年代中期提出的，研究对象侧重于特点，获得了国内外专家及学者的高度重视，具有非常大的航空航天工程。2O世纪9O年代初期，该技术渗透到土木工应用前景。程、船舶、医学等领域，并很快成为国内外科学研究的热门课实现结构的智能化是未来建筑土木工程的发展趋势，而题之一[]。智能化的发展又依赖于传感技术和新型材料的提升与更新。光纤传感器是多功能的传感器，早在1989年Mendez等光纤传感技术的日趋成熟以及价格低廉的SMA的合成开就将光纤传感器埋入到混凝土结构中进行结构的安全监测。发，突破了

6、以往两者在土木工程中的应用限制。本文概述了随着科技的发展，目前光纤传感器已可用于裂缝、应力、应近年来国内外结合光纤传感技术和SMA驱动技术的智能结变、磁场、电流、水声和温度等物理量的监测。在过去的几年构的研究进展，并探讨了目前研究存在的问题及今后该领域里，光纤传感技术用于工程结构物健康监测的优越性得到了的重点研究方向。充分体现_4]，三峡大坝的建设也成功应用光纤传感器网络1工作机理进行了健康监测口，并取得了成果。形状记忆合金(Shapememoryalloy，SMA)是一种兼有基于光纤传感和形状记忆合金的自修复智能结构是近感知与强驱动能力的新型材料，其

7、特点是在低温下施加应年来学者才提出的，结合光纤传感与形状记忆合金组建的智力使之产生变形，应力撤销后形变不消失，但对金属加热会能土木结构，其基本工作机理是应用光纤传感系统监测结构逐渐消除形变，进而恢复到高温下的形状。形状记忆合金早内部损伤情况，同时作为损伤修复物质的传输网络。当结构期主要应用于航空航天、医疗等尖端领域。近几年来，随着出现损伤时，通过激发形状记忆合金的记忆效应同时对损伤*国家自然科学基金(50969001)；广西大学科学基金(Ⅺ110592)周铭：男，1988年生，硕士研究生，研究方向为光纤传感技术E-mail：choving@hotmai

8、l．com张永祥：男，1981年生，博士研究生，研究方向为结构安全监测基于光纤传感和形状记忆合