智能材料结构的研究现状及未来发展

智能材料结构是一门由多学科高度交叉的新兴前沿学科,其发展潜力巨大,应用前景广阔,现已成为国际上的研究热点之一。对智能材料结构的研究现状进行了阐述,对智能材料结构的关键技术进行了分析,并对其未来发展进行了展望。

智能材料结构中的压电应变传感技术

应变测量是智能材料结构实现其健康监测、振动控制和形状控制等功能的基础。本文介绍智能材料结构中新近发展起来的几种采用压电传感元件的应变测量技术，其中包括压电应变片技术、自传感驱动技术、模态传感与空域滤波技术、分布式传感器阵列以及自屏蔽措施等。

测控技术在智能材料结构研究中的应用

智能材料结构中的测控技术涉及传感器、驱动器、信号信息处理单元及通信技术等多项关键技术。测控技术的发展为智能材料结构的诞生创造了条件，它的进一步发展也将为智能材料结构的真正应用打下基础。

多传感器信息融合技术及其在智能材料结构中的应用

多传感器信息融合技术是对多传感器信号处理的一种有效方法,在军事和民用领域中有着广阔的应用前景,本文主要论述了多传感器信息融合技术的分类和多传感器信息融合技术的数据处理方法。并在此基础上,对多传感器信息融合技术在智能材料结构中的应用进行了研究。

光纤埋人碳纤维复合材料结构的实验研究

介绍了保偏光纤埋人碳纤维复合材料结构成型后光学性能的变化、将光纤埋人碳纤维复合材料结构时遇到的一些问题及为提高光纤成活率所采取的措施等的实验研究结果。

一种高精度航空结构多主体协作冲击定位方法

为了提高结构冲击载荷定位的精度和实时性,针对声发射和逆问题分析两类方法的优点和不足,结合多主体技术提出了一种高精度航空结构多主体协作冲击定位方法。两类冲击定位方法自主并行工作,通过黑板协作融合,彼此通信交互消息,参考优化定位结果,保证位置精度的同时提高了实时性。在大型航空铝板上的实验表明,该冲击载荷定位方法快速有效,具有很好的鲁棒性。

碳敷层光纤在碳纤维复合材料智能结构中的应用

在碳纤维复合材料结构的固化过程中 ,埋入其中的光纤将承受恶劣的环境 ,这将使光纤的光学性能发生变化 ,从而影响碳纤维智能复合材料结构中光纤传感系统的性能。文中对多种光纤进行了试验研究 ,在碳纤维复合材料固化过程中 ,发现普通敷层光纤的性能发生变化 ,而碳敷层光纤的性能不会发生变化 ,并对这些现象的原因进行了初步讨论 。

航空结构健康监测的压电夹层设计

根据智能夹层思想和真实航空飞行器结构特点,研究了面向航空结构健康监测的压电夹层技术,并将该技术应用到了某无人机机翼盒段结构健康监测验证实验中。实验结果表明:压电夹层工作性能稳定,寿命长,压电元件的一致性良好,抗干扰、串扰能力较好,该技术对于结构健康监测技术实用化具有推动作用。

压电智能结构冲击定位方法的实验研究

基于压电智能结构,构成冲击荷载监测系统。冲击样本的应力波信号经Hilbert变换变为连续的瞬态时序信号后,提取时间和峰值等特征信息训练BP神经网络。在线监测时由神经网络根据压电响应信号映射冲击荷载的位置。实验表明,该方法定位精度高,稳定性好,用于层合板结构低能量冲击的健康监控是可行的。

智能复合材料结构荷载自识别问题研究

利用智能复合材料自诊断结构实时识别荷载参量 ,是预估结构损伤、防止结构发生突发性和灾难性失效的有效方法。介绍了低速小能量冲击荷载识别问题在航空航天等领域的工程应用背景 ;建立了荷载识别系统模型 ;综述了智能材料结构应变传感测量技术以及荷载识别方法 ;并探讨了智能材料结构荷载自识别技术在应用方面亟待解决的一些问题以及未来的研究方向。

光纤用于3-D编织复合材料结构失效分析的实验研究

针对编入光纤光栅的三维编织复合材料试件进行了拉伸实验,从宏观角度研究了各部分的力学行为,并对拉伸后试件断口进行了电镜扫描,从细观角度分析了结构的破坏机制,实验结果表明在光纤光栅失效后不久,编织结构预制件即开始从弹性区域进入到塑性区域。这有利于对编织结构失效位置和趋势的判定。从而也为今后从所编入光纤角度考虑来研究编织复合材料强度预估和失效判据奠定了实验基础。

飞行器智能结构系统研究进展与关键问题

飞行器智能结构是由传感器、驱动器、控制元件和基体结构组成的集成系统,它具有承载、检测、判断与动作等功能,可显著提升飞行器的性能。根据国内外飞行器智能结构系统研究的最新进展,论述了飞行器结构动力响应主动控制、智能机翼、旋翼以及飞行载荷谱监测与结构损伤诊断等的基本原理与技术问题;指出了飞行器智能结构系统研究在埋入式功能元件、复杂非线性多场耦合系统的动力学建模与控制以及智能结构系统中的损伤和失效问题等方面所面临的关键技术问题和挑战。

应用于智能结构的光纤传感新技术研究

介绍了研制成功的几种适合于埋入复合材料结构内的光纤应变传感器 ,并将所研制的新型光纤传感器在载荷自诊断智能结构、复合材料梁振动试件上进行了试验 。

应用微穿孔板吸声结构的飞机座舱内部噪声控制实验研究

针对某些特殊情况下飞机座舱内部噪声过大的实际情况,对其进行了噪声无源控制实验研究。以某飞机座舱模型为研究对象,利用微穿孔板吸声结构成功实现了一套飞机座舱模型内部噪声无源控制系统。同时利用Cada-X结构动力学分析系统建立了一套振动噪声控制性能测试系统,可广泛应用于各种振动噪声有源、无源控制系统的控制性能测试。同时对所设计的微穿孔板吸声结构吸声系数进行了理论计算和实验测量,对比结果表明其一致性良好。最后利用该测试系统对飞机座舱模型噪声无源控制系统进行了控制性能测试,控制效果明显。从而说明了此方法对飞机座舱内部噪声抑制的有效性和可行性。

光纤复合材料结构低速冲击判位研究

复合材料智能结构容易产生从表面无法探测到的低速冲击损伤。试验利用光纤复合材料结构中布拉格光纤光栅传感器受到低速冲击后中心波长随应力变化这一特性,在恒温下用布拉格光栅对复合材料智能结构受到的低速冲击位置给出判别。通过计算冲击待测数字采样信号与所有冲击模板数字采样信号的Hausdorff距离,给出两者的相似度,利用相似度判别复合材料结构低速冲击位置。试验表明布拉格光纤光栅传感器可以监测复合材料冲击信号,能够对复合材料结构低速冲击进行判位研究。

压电纤维复合材料在结构减振中的应用

介绍了压电纤维复合材料,并利用该材料设计了自传感驱动器,并将其应用于梁的频响辨识。将该材料用于飞机垂尾的减振系统,目的是为了抑制在飞行过程中产生的振动和测试压电纤维复合材料在尾翼振动主动控制方面的性能表现。试验结果表明,该材料具有良好的传感和驱动性能,并且减振效果优于压电陶瓷。

压电智能结构荷载识别方法的研究

采用压电智能结构实测荷载的输出响应,基于BP神经网络与有限元逆分析提出一种识别荷载位置及大小的方法,首先在结构的不同位置施加单位荷载由有限元方法计算得到网络的学习样本,经网络作逆分析识别茼载位置,继而通过有限元逆逼近方法确定荷载大小的最小二乘解,数值算例表明,该方法计算速度快、精度高,不受结构几何形状和边界条件的限制,用于识别实际压电智能结构不确定荷载的位置及大小是可行的。

基于压电智能结构飞机座舱振动噪声主动控制研究

针对在某些特殊情况下飞机座舱振动、噪声过大的实际情况 ,本文对其进行了振动、噪声抑制研究。以某飞机座舱模型为研究对象 ,利用压电智能结构 ,并结合振动主动控制方法和 L MS自适应滤波算法 ,实现了一套完整的飞机座舱模型振动、噪声主动控制系统。最后本文给出实验结果 ,证明了此方法对飞机座舱模型振动。

应用粘弹阻尼材料的飞机座舱振动噪声控制实验研究

针对特殊情况下飞机座舱内部振动噪声过大的实际情况 ,本文对其进行了振动噪声被动控制实验研究。以某飞机座舱模型为研究对象 ,应用粘弹阻尼材料成功实现了一套飞机座舱模型振动噪声被动控制系统。同时利用比利时 L MS国际公司的 Cada- X L MS结构动力学分析系统建立了一套完整的振动噪声控制性能测试系统 ,可广泛应用于各种被动、主动控制系统的振动噪声控制性能测试。最后利用该测试系统对上述飞机座舱模型振动噪声被动控制系统进行了控制性能测试实验 ,结果表明控制效果良好 ,说明了此方法可以用于飞机座舱的振动噪声控制。

光纤光栅型智能结构损伤识别的小波包分析

基于结构振动监测技术,采用小波包分析方法对采集的结构振动信号进行了小波分解。介绍了小波包分解技术,提出将小波包能量谱作为损伤指标用以表征结构的损伤状态。在相同损伤位置不同损伤程度、不同损伤位置相同损伤程度的两种情况下对试件进行了六种不同损伤工况的振动信号分析。数据分析结果表明,结构的损伤将导致结构振动信号小波包分解中特定阶数的能量增加,而所提出的损伤指标对结构的损伤程度、损伤距离及损伤位置与光栅传感器之间的角度均敏感,实验中能够识别12 g重物且距离光纤光栅传感器30 cm的损伤,表明对智能结构的在线损伤识别是可行的。