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关于土木工程中智能材料的运用论文 1智能材料在土木工程中的应用 1.1光导纤维在混泥土材料的监控 光导纤维材料是一种光通信介质其最大优点是传输速度快、信号衰减低和并行处理能力较强经常被用于高要求的通信传输中光导纤维和光纤传感器在土木工程中主要用于对混泥土固化的监控混泥土结构最大的缺点是抗拉强度弱、内部钢筋容易被腐蚀等在大面积浇筑过程中由于混泥土结构内部和外部温度差异而导致混泥土块体出现裂缝这种情况下将光纤作为传感元件埋入混泥土结构中对结构的强度、温度、变形、裂缝、振动等可能引起混泥土结构损伤的危险因素进行检测、诊断、预报更进一步如果控制元件能接入信息处理系统并引入形状记忆类金属等智能材料形成完整的控制系统将能实现混泥土材料的自适应功能这正是目前智能材料结构系统在土木工程中应用的前沿课题 1.2压电材料 压电材料一般是指在收到压力后材料两端会出现电压的晶体材料压电材料在土木工程中的应用主要包括对于结构的静变形控制、噪声控制和抗震抗风等领域传统的压电材料使用方法是通过压电传感元件对结构的震动进行感知利用传感器输出结果从而实现对于震动的感知和预警在此基础上采取合适的控制算法对压电体的输入进行控制和定量从而实现对于结构震动的控制这是目前压电类智能材料的研究前沿随着研究的深入和技术的进步压电类的智能结构土木工程中的应该越来越广泛 1.3压磁材料 压磁材料在土木工程中的应用主要包括磁流变材料和磁致伸缩材料基于磁流变材料的原理当磁场的强度高于临界强度时磁流变在极短时间内从液态向固态转化在介于固液体之间可根据磁流变液特点具有的快速、可控及可逆性质控制流体特性实施时需要较低的能量因此在智能结构中通常将磁流变液作为动器件的主要材料基于这点磁流变材料可用于高层建筑的结构中实现对地震的半主动控制因为潜在应用前景的广阔使得磁致伸缩材料近年来得到很大关注磁致伸缩材料具有强烈的磁致伸缩效应这种材料可以在电磁和机械之间进行可逆转换这种特性使其可以用于大功率超声器件、声纳系统、精密定位控制等很多领域 1.4形状记忆合金 形状记忆合金是一种具有形状记忆效应的智能材料形状记忆合金的形状被改变后在一定条件下能激发其形状记忆效应这一过程中材料产生高于700兆帕的回复应力及8%左右的回复应变同时具有较强的能量传输储存能力基于这一特性形状记忆合金在土木工程中最大的用处是用于各种结构中来实现结构的自我诊断、增加材料的韧性和强度等、增强材料的适应控制形状记忆合金还可以被研制成智能驱动器用于对结构变形、裂缝和振动方面的控制形状记忆合金具有较高相变回复力结合该特性能够研制开展形状记忆合金被动耗能控制系统该系统可实现相变伪弹性性能可在土木工程结构中用于耗能抗震的被动控制目前的土木工程实践中通常在结构层间或底部等受地震作用较大的位置安置形状记忆合金被动耗能控制系统用于实现耗能系统对结构的层间变形的感知进而起到消耗地震能量的作用 2智能材料的优点局限性 土木工程中应用的智能材料具有反馈信息、自我诊断、自我修复、自适应能能力实践也表明智能材料在实际土木工程中的应用使得工程结构具有高强度和耐久性等特点同时能智能化地执行指令能较好的适应外部环境的变化但上述的光纤、形状记忆合金、压电和压磁等材料本质上属于高智能复合材料其最大的局限性在于使用成本很高造价太贵这一缺点使得目前对于智能材料的应用智能局限于档次较高、标准较高的建筑工程智能材料在普通民居建筑中的应用还遥遥无期另外智能材料的应用需要相应的技术和配套材料设备的配合支撑在施工中对于施工技术和工艺的要求较高因此但就目前看对智能材料的应用还不可能实现全方位的广泛普及但是智能材料可能是未来土木工程材料的研究和发展方向 3结束语 综上所述智能材料在土木工程中的应用弥补了传统建筑结构适应环境能力弱的缺点将建筑结构需要人为检测转向建筑结构带自我检测、调