智能材料结构在航空领域中的应用

最早开展智能材料结构研究的就是航空领域。随着航空科学技术的飞速发展,对飞行器的结构提出了轻质、高可靠性、高维护性、高生存能力的要求,为了适应这些要求,必须增加材料的智能性,使用智能材料结构。智能材料结构在航空飞行器上的应用主要有智能蒙皮、自适应机翼、振动噪声控制和结构健康监测等。

智能材料结构的研究进展

智能材料结构是当前国内外研究的热门课题，进展很快。它的兴起将冲击材料研究部门，并引起了结构设计部门的变革。本文主要介绍埋入传感元件、驱动元件并采用人工神经网络、图形特征识别及新型声发射系统的三种强度自诊断智能结构，埋入形状记忆合金丝的大面积强度自适应结构，以及预报材料疲劳寿命、减振降噪、无舵面机翼和光电红外隐身等智能结构的研究进展。

损伤自诊断自适应智能材料结构的研究

本文介绍了一种强度型损伤自诊断自适应智能复合材料结构的研究情况。这种智能材料结构基于电阻应变丝为传感元件，形状记忆合金为动作元件。为使结构具有高的灵敏度及诊断精度，文中研究了传感元件的布置方案，提出了四点布置传感元件的方法。同时采用形状记忆合金为动作元件。在自诊断出损伤后，对相应的ＳＭＡ激励，以减小损伤或防止其扩展。

形状记忆合金增强智能复合材料结构的自诊断、自修复功能的研究

研究了利用形状记忆合金和液芯光纤对复合材料结构中的损伤进行自诊断、自修复的方法。对总体方案进行了分析，并做了初步的试验。

智能材料结构的振动抑制

目前热门研究的智能材料结构是将材料构件与传感元件、致动元件结合成一个整体．传感元件作为信号传输与神经系统，使复合材料具有视觉和神经系统；致动元件作为局部或整体的致动器完成在役时的自适应功能。形状记忆合金是智能结构最先应用的驱动元件．本文就形状记忆合金作为分散致动器埋人或粘贴在结构上，利用其特殊的力学性能和物理性能，改变结构的自报频率，抑制结构振动的研究作了介绍．

智能复合材料结构中偏振式光纤传感器系统的研究

从光的传输方程及光纤的模式耦合特性出发对偏振式光纤传感器在受到拉伸和弯曲变形时的特性进行了探讨，进行了初步的试验，并将它应用于智能复合材料结构进行了试验，取得了较好的结果。

智能材料结构在民用上的应用

主要介绍智能材料结构在民用中的最新研究进展及其在民用方面的一些实际应用。首先介绍光纤传感器在土木工程中的应用，接着叙述建筑及桥梁结构的主动控制及采用信息高速公路实现远地监测的智能民用结构。智能材料结构具有广泛的应用前景，这一新技术在民用上的应用研究也正在不断深入，相信不久的将来，这一技术会在越来越多的实际民用场合发挥优势。

应用少量短电阻应变丝布置的损伤评估智能材料结构

智能材料结构是一门新学科，它越来越引起不同学科研究者们的兴趣，本文研究采用电阻应变丝为传感元件，人工神经网络为处理辨识器的损伤评估智能复合材料结构，提出并实施了一种少量短电阻应变丝的传感元件布置方法。

自诊断损伤区域和级别的智能复合材料结构

智能材料与结构是当前研究的热门课题,本文介绍了我们所研制的一种能够对损伤进行自诊断的智能结构系统,系统能进行损伤或大应变位置的自诊断及损伤级别的判断,主要介绍了智能复合材料结构试件的制作、四点法传感元件的布置及应用模式识别算法的研究,该系统具有较高的自诊断成功率。

压电智能结构的实验研究

在复合材料表层铺设压电元件，利用压电元件能够实现力学量和电学量之间相互转化的独特性能，可将其用作传感器和驱动器，赋予材料和结构传感及动作的能力。本研究的压电材料采用锆钛酸铅压电陶瓷，基体材料采用玻璃纤维－环氧树脂复合材料，与外部信号采集和控制系统结合，构成了智能结构实验系统。本文对这一系统的损伤诊断和损伤主动控制功能进行了实验研究。该结构一方面可对冲击、过载等可能造成损伤的原因进行监测，并诊断裂缝、连接松动等损伤的产生和位置，另一方面还可自适应地驱动结构中的压电驱动器，改善结构应力状态，防止损伤的扩展。

埋入压电元件的自诊断智能结构的理论分析与实验研究

将压电元件埋设于复合材料层板结构中，可实现结构应变分布的在线监测。本文提出一种采用压电应变传感器阵列和人工神经网络模型的自诊断方法，对局部埋入压电应变传感元件的平板结构进行了分析，采用神经网络模型根据压电传感器组的输出识别结构承载位置和大小，对该方法进行了数值模拟和实验验证。

基于小波神经网络的智能复合材料损伤定位的仿真研究

信号处理与识别是智能材料结构研究的关键技术之一。笔者采用神经网络、小波变换并结合神经网络两种仿真方法 ,对复合材料损伤定位进行了定量化对比分析研究。结果表明 ,通过采用小波变换对信号进行预处理 ,可明显提高损伤位置的识别率。

损伤自诊断自适应智能结构系统开发研究

智能结构是在结构中集成了传感元件、动作元件及控制系统，使材料结构具有自诊断、自适应和自修复功能的新型结构。本文研究损伤自诊断自适应智能结构的系统实现方案。将压电陶瓷和形状记忆合金埋入玻璃纤维－环氧树脂复合材料中，构成智能结构材料，开发了以计算机为核心的数据采集、处理及控制系统。该系统通过结构中的压电传感器阵列监测结构的完好状况，借助计算机中的分析、识别系统，可对损伤的形成、位置和类型进行判断，并在此基础上驱动结构中相应位置的形状记忆合金和压电驱动元件。

利用厚度剪切压电效应的自适应压电复合材料夹芯结构的研究

提出了利用厚度剪切压电效应的压电复合材料（ＰＣＭＴＳ）作为夹芯结构芯材的新型驱动方式，分析了ＰＣＭＴＳ的驱动原理。针对含有１－３ 型ＰＣＭＴＳ芯材的夹芯梁结构，实验研究了ＰＣＭＴＳ在静电场作用下的驱动特性，并利用ＰＣＭＴＳ芯材对夹芯梁的振动进行了主动控制实验。结果表明，利用ＰＣＭＴＳ作为驱动元件，夹芯梁获得了比较理想的变形量，其振动也能得到较为有效的控制，因此是一种很有应用前途的驱动方式。

二维结构损伤的主动Lamb波定位技术研究

将Lamb波主动监测技术应用于复合材料损伤检测中,对二维结构损伤进行定位研究。利用压电陶瓷片作为驱动器和传感器,对结构损伤前后的传感信号做信号差,采用3种常用的信号时间延迟估计方法,比较这3种方法计算差信号和健康信号的时间延迟的损伤定位效果,其中定位方法采用了椭圆技术。详细介绍了这3种时间延迟估计方法的原理以及损伤定位结果的分析。实验结果表明在信号的信噪比较小的情况下,采用小波变换法能更准确地识别出复合材料冲击损伤的位置。实验数据验证了该方法的有效性。

柔性结构振动控制的初步分析与试验研究

采用智能结构的原理和方法，对压电元件用于柔性结构振动控制的有关问题进行了初步探讨。对压电驱动器与结构的匹配关系进行了理论分析，对模态传感－驱动器对在柔性悬臂板结构中的布置数量和位置进行了优化设计，并对结构的振动进行了控制试验，验证了该方法的有效性。

压电复合材料薄壳结构振动主动控制

对表面粘贴压电元件的复合材料薄壳结构的应变驱动原理、振动控制方程进行了分析。建立了自适应控制系统，对粘贴了压电材料的玻纤／环氧圆柱壳的振动进行了主动控制实验。结果表明，压电自适应壳结构能对薄壳的振动进行有效抑制，同时使壳体噪声辐射得到显著衰减。

利用厚度剪切压电效应的2-2型压电复合材料的性能研究

制备了利用厚度剪切压电效应的２２型压电复合材料，测试了在电场作用下压电复合材料的变形特性，初步研究了不同参数对压电复合材料变形性能的影响。结果表明：（１）由于柔性聚合物的加入，压电复合材料的变形性能得到了大幅度的提高；（２）随着ＰＺＴ体积份数的增大，压电复合材料的变形量增大，直至达到最大，随后则随着ＰＺＴ体积份数的增大而下降；（３）ＰＺＴ单元的尺寸越小，压电复合材料的变形量越大。

光纤埋入碳纤维复合材料后光学性能变化的研究

介绍了对光纤埋入碳纤维复合材料结构成型过程中，光纤性能变化的研究。在碳纤维复合材料结构的成型过程中，光纤将承受高温、高压的作用，这种恶劣环境将对光纤的性能产生影响。本文的研究将对提高智能复合材料结构中光纤传感系统的性能起到重要的作用。

压电机敏桁架结构振动自适应控制及实验研究

简要说明了自适应滤波前馈控制方法实现结构振动主动控制的设计思想，详细论述了基于这一思想所开发的自适应控制系统构成与设计方法，在此基础上对一压电机敏桥架结构进行了振动主动控制实验，取得了良好的抵消振动效果。