第4章_智能材料结构-zhangppt课件.ppt

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1、智能材料结构1【本章学习目标】掌握：智能结构系统的基本组成、功能与发展趋势。了解：光纤在线实时监控系统的构成与功能；三种振动主动控制系统的构成与应用；大型结构温度场实时监测系统的组成与设计。2【本章教学要点】知识要点能力要求相关知识智能材料与结构的定义与分类掌握智能材料与结构的基本概念与分类仿生技术智能材料与结构的研究范围与应用前景熟悉智能材料与结构的研究范围，了解智能材料与结构的应用前景与发展趋势智能化工程智能材料与结构的信息处理方法掌握模式识别系统组成和研究方法，了解小波分析和有限元分析的信息处理方法和应用，了解神经网络的

2、应用。人工神经网络自诊断智能材料结构了解几种典型的自诊断智能材料结构结构健康诊断自适应智能材料结构了解几种典型的自适应智能材料结构自适应控制系统3内容纲要光纤在线实时监控系统（2学时）振动主动控制系统（2学时）大型结构温度场实时监测系统（2学时）智能结构系统的其他典型应用（2学时）41.光纤在线实时监控系统1.1树脂基复合材料成型过程的基本模型1.2光纤固化监测传感器的研究现状1.3应用多模模斑谱光纤传感器监测复合材料固化过程1.4应用光纤微弯传感器监测复合材料固化过程1.5复合材料成型工艺过程在线控制专家系统1.6在线监控系

3、统在其它领域的应用51.1树脂基复合材料成型过程的基本模型先进复合材料的发展正推动着宇航飞行器、航海船舶潜艇及陆地建筑桥梁等设计的变革。61.1树脂基复合材料成型过程的基本模型随着光纤传感技术的发展，把光纤引入复合材料达到在三维方向上测量力学量的目的成为可能。如果加入作动器和处理器，甚至可以做到实时自动修补和调整。这就形成了智能材料结构。7智能材料与结构的概念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。8智能材料与结构的概念以最佳条件响应外界环境变化，且按这种变化显示自己功能的材料。它们可以感到

4、外界环境的变化，并针对这种变化作出瞬时主动响应。具有自诊断、自适应、自修复和寿命预报以及靠自身驱动完成特定功能的能力。9智能材料与结构的概念智能材料与结构可分为以下两种类型：(1)嵌入式智能材料与结构在基体材料中嵌入具有传感、动作和控制处理功能的三种原始材料，传感元件采集和检测外界环境给予的信息，控制处理器指挥激励驱动元件执行相应的动作。10智能材料与结构的概念智能材料与结构可分为以下两种类型：(2)材料本身具有一定的智能功能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，例如自滤波玻璃和受辐射时性能自衰减

5、的InP半导体等。11复合材料成型过程的光纤在线实时监控系统原理温度压力树脂粘度固化度湿度加热冷却压力若和或则高压釜控制传感器判断复合材料121.2智能材料与结构的研究范围与应用前景智能材料与结构的研究范围传感器和驱动器材料的研究智能材料和系统的设计和模拟信号处理方法及高速中央处理器的研究智能材料和系统得集成制造技术研究智能结构系统的应用研究13传感器和驱动器材料的研究新型传感器和驱动器材料的研究，是智能材料系统和结构研究的基础，它的研究进展很大程度上决定了智能材料系统和结构的实用化进程14智能材料和系统的设计和模拟智能材料和

6、系统的设计和模拟包括智能材料与结构的优化设计、分析和性能模拟技术、传感器和驱动器的优化铺放等15信号处理方法及高速中央处理器的研究信号处理方法及高速中央处理器的研究包括神经网络、模糊控制、小波分析等人工智能信号处理技术以及高速并行处理芯片的研究。16智能材料和系统得集成制造技术研究智能材料和系统得集成制造技术研究包括智能材料的传感器和驱动器的置入技术、组装及自动化生产技术17智能结构系统的应用研究智能复合材料成型工艺的在线监控技术智能结构健康监控系统的研究形状自适应改变智能结构的研究智能蒙皮的研究智能结构振动主动控制系统的研究

7、18智能材料与结构的应用前景及发展趋势宏观智能材料及智能结构的研究开展得更为广泛.主要侧重于通过形成的智能结构，对结构进行健康监控、形状控制和改变、振动控制、损伤抑制和修复、工艺过程监控、精确定位等，在航空、航天、舰船、交通、能源、汽车、建筑、机械、电子等军用和民用领域具有广泛的应用前景19智能材料与结构的应用前景及发展趋势(1)复合材料以其优异的性能已经得到广泛的应用，但由于工艺上的分散性，其质量难以得到保证。而埋入光纤传感器的智能结构则可以解决这一问题(2)宇航飞行器、空间站结构的无损检测主要基于Ｘ射线照相技术、超声波、涡

8、流技术等20智能材料与结构的应用前景及发展趋势21智能材料与结构的应用前景及发展趋势(3)许多空间飞行系统，如飞行器的翼面、基于雷达的空间系统（SBA）、基于激光的空间系统（SBC）、轻质量的空间站等场合需要一个集传感、评价和消除结构振动的主动振动控制系统(4)智能机构还可以