Smart Structures And Materials 2004 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Society of Photo Optical

作者:Not Available (NA)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:120

装帧:Pap

isbn号码:9780819453037

丛书系列:

图书标签:

Smart materials
Smart structures
Composite materials
Sensors
Actuators
Vibration control
Structural health monitoring
Non-destructive testing
Adaptive structures
Piezoelectric materials

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具体描述

先进结构与材料 2004：超越传统边界的探索《先进结构与材料 2004》汇集了全球顶尖研究人员和工程师在智能结构和功能材料领域的最新突破与前沿见解。本书不再仅仅关注静态的、被动式的结构响应，而是深入探讨如何赋予结构和材料感知、决策和主动响应的能力，以应对现代工程面临的复杂、动态和多变的环境挑战。本书内容横跨多个交叉学科领域，旨在为土木工程、航空航天、机械工程、材料科学乃至生物医学工程的研究人员和实践者提供一个全面而深入的参考平台。2004年的这次会议集中展现了研究焦点从“高强度、高刚度”向“自适应、多功能、可持续”的重大转变。 --- 第一部分：智能传感与作动系统（Sensing and Actuation Systems）本部分聚焦于结构健康监测（SHM）和主动控制技术的核心——先进传感与作动组件的研发与集成。 1. 分布式光纤传感技术的新进展：高空间分辨率光纤布拉格光栅（FBG）阵列的制造与封装：探讨了如何实现对细微结构变形和内部应力场的实时、分布式监测。重点讨论了新型涂层技术在极端温度和腐蚀环境下的传感器的长期稳定性问题。基于拉曼散射和背向瑞利散射的分布式温度和应变测量：深入分析了这些技术在长距离基础设施（如桥梁、管道）监测中的应用潜力，特别是如何解决信噪比和数据反演的复杂性。 2. 微机电系统（MEMS）在结构中的应用：集成化微型传感器：介绍了适用于嵌入混凝土和复合材料内部的低功耗、高灵敏度的加速度计、压电传感器和应变计的最新设计。讨论了MEMS器件如何通过无线网络实现大规模网络化监测。纳米材料驱动器：探索了利用碳纳米管、形状记忆合金（SMA）纳米线作为超小型作动器，以实现对结构微观尺度的主动控制和修复。 3. 形状记忆合金（SMA）与电活性聚合物（EAP）的性能优化： SMA的本构模型与疲劳寿命预测：针对大型结构应用，本节详述了如何建立更准确的SMA温度-应力-应变耦合模型，并分析了高温循环加载下SMA元件的疲劳失效机制。 EAP驱动器的湿敏性与响应速度提升：研究了新型交联剂和离子液体添加剂对EAP薄膜的电致伸缩效率和响应频率的影响，为软体机器人和仿生结构提供了新的驱动方案。 --- 第二部分：自适应与响应式材料（Adaptive and Responsive Materials）本部分是全书的亮点，展示了材料科学如何直接服务于结构功能性的革命。 1. 智能复合材料与层合结构：自修复高分子基复合材料：重点介绍了基于微囊化或血管化网络的自修复技术。详细分析了修复剂释放动力学、粘合效率以及修复后的层间剪切强度恢复百分比。探讨了修复过程对结构耐久性的长期影响。压电功能集成复合材料：研究了如何通过优化纤维铺层角度和压电陶瓷颗粒的均匀分散，实现复合材料既承载又发电或传感的功能，即“能量收集结构”。 2. 磁流变（MR）和电磁流变（ER）流体应用深化： MR阻尼器的非线性建模与控制策略：不再局限于传统的洛伦兹模型，本节提出了考虑高剪切速率下磁场各向异性影响的本构方程，并将其应用于大型土木结构的隔震与减振系统。 MR流体的稳定性和温敏性改进：讨论了通过表面改性纳米级铁磁颗粒和使用新型载液，以拓宽MR流体的工作温度范围和降低沉降率的新方法。 3. 响应式功能涂层与表面工程：防冰与除冰功能涂层：探讨了基于电热效应或超疏水表面的主动除冰涂层，及其在航空结构和电力基础设施中的集成方案。环境友好型自修复涂层：关注利用生物矿化过程或光催化剂实现涂层损伤的“绿色”修复技术。 --- 第三部分：智能结构系统与健康监测（Smart Structure Systems and SHM）本部分将材料与传感技术提升到系统集成层面，关注实际工程中的应用与性能验证。 1. 结构健康监测（SHM）的数据处理与决策制定：基于多尺度模型的损伤识别：结合了模态分析、波传播分析和机器学习算法（如支持向量机、神经网络）对振动数据进行特征提取，以识别和定位损伤的可靠性验证。实时残余寿命评估：提出了将实时监测数据与基于概率的损伤演化模型（如Weibull分布）相结合，对关键结构部件进行基于性能的预测维护。 2. 结构的主动控制与振动抑制：基于反馈控制的阻尼优化：针对风荷载或地震激励，本节详细介绍了如何利用智能作动器（如SMA或MR阻尼器）实时调整结构的阻尼比，以最小化结构位移和加速度响应。柔性结构的主动气动弹性控制：在航空和海洋工程背景下，研究了如何通过嵌入式传感器和作动器网络，主动抑制机翼颤振或浮式结构的过度摇摆。 3. 智能结构在关键基础设施中的集成案例分析：超高层建筑的实时健康管理系统（PHMS）：介绍了在实际超高层项目中，如何融合风洞试验数据、实时传感器数据和控制算法，实现对结构的实时状态评估和安全预警。先进桥梁结构的无损评估（NDE）与嵌入式SHM的协同：展示了如何利用超声波、电磁声换能器等技术配合嵌入式传感器，实现对混凝土内部缺陷（如空隙、钢筋锈蚀）的全面、立体化检测。 --- 第四部分：新兴交叉领域与未来展望（Emerging Intersections）本部分展望了未来十年智能结构领域可能出现的颠覆性技术。 1. 生物启发结构与材料：仿生结构优化：借鉴自然界中骨骼、羽毛的结构设计，优化人工结构的负载分布和能量吸收效率。可植入/可穿戴结构：讨论了用于生物医学监测或治疗的柔性电子设备、生物相容性传感器和可降解智能支架的材料设计。 2. 极端环境下的智能响应：深海高压与太空辐射下的材料稳定性：探索了特种合金和陶瓷材料在极端载荷下的性能保持与传感器的适应性。 3. 数字化孪生与虚拟验证：高保真仿真模型的构建：强调了如何将大量的实时监测数据映射到高保真有限元模型中，以创建结构的“数字孪生体”，并在虚拟环境中测试控制算法和潜在故障模式。通过对这些关键领域的深入剖析，《先进结构与材料 2004》不仅记录了当年研究的最高水平，更指明了结构工程迈向全生命周期管理、自适应、高鲁棒性未来的清晰路径。本书是理解当代智能系统工程基石的必备文献。