土木工程智能结构体系的研究与发展

本文概要综述了感知材料、驱动材料和自修复材料等三大类主要的智能材料在土木工程中应用的概况;阐述了土木工程结构智能监测、健康诊断、损伤修复和振动控制的发展趋势和近期研究的主要方向以及对智能材料的发展和改性的要求。     

含电流变体的复合砂浆梁振动特性实验研究

本文开展了将电流变体智能材料直接理置在土木工程中常用的砂浆材料中的可行性、具体操作工艺及注意事项的研究,利用电流变体作为驱动元件与基体砂浆材料结合制成智能悬臂梁结构,调节施加在电流变体上的电压,用锤击法测定其在不同电场强度下的自振频率,观察分析频率随电场慢度的变化规律。实验结果表明,改变施加在电流变体上的电压确实可以改变复合梁的整体振动特性,尤其是对第一、二阶频率影响比较明显。本文的研究为电流变体在实际工程结构振动控制领域的应用奠定了实验基础。     

智能材料-结构系统在土木工程中的应用

本文在简要说明了“智材料－结构系统”的基本概念和它在土 木工程中的两种应用途径的基础上,较为系统地介绍了光纤材料,碳纤维混凝土,俞合管道、等七种智能材料在土木工程结构中的应用。     

智能流体减振控制的研究与应用

智能流体是一种极具发展的前景和工程应用价值的智能材料,其流变效应可以通过施加电场和磁场来控制。本文概述了两种智能流体的基本性能,并对其进行了比较,介绍了智能流体阻惯器的几种力学模型及在土木工程结构减震控制中的应用,提出了需进一步研究的若干问题。     

压电材料智能摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振反应的半主 …

压电材料是一种新型智能材料。本文将压电材料和被动摩擦阻尼器相结合设计出一种新型智能摩擦阻尼器,并采用基于经典最优控制理论的半主动控制策略对高耸钢塔结构风振反应的控制进行了研究,对国内即将兴建的第一高钢电视塔－－合肥悲翠电视塔进行了算例分析。为满足摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振控制的特殊需要,文中还建立了高耸钢塔结构的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成广义控制力作用位置矩阵和计算摩擦阻     

压电材料智能摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振反应的半主动控制

压电材料是一种新型智能材料。本文将压电材料和被动摩擦阻尼器相结合设计出一种新型智能摩擦阻尼器,并采用基于经典最优控制理论的半主动控制策略对高耸钢塔结构风振反应的控制进行了研究,对国内即将兴建的第一高钢电视塔──合肥翡翠电视塔进行了算例分析。为满足摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振控制的特殊需要、文中还建立了房耸钢塔结构的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成广义控制力作用位置矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对位移的过程中综合地运用了这两种力学模型。本文研究表明,压电材料智能摩擦阻尼器可以有效地抑制高耸钢塔结构的风振反应。     

形状记忆合金在结构振动控制中的应用

形状记忆合金是一种在结构振动控制领域具有广阔应用前景的智能材料，本文结合形状记忆合金的形状记忆效应，超弹性效应和高阻尼特性等特点，分别从结构的被动控制，主动控制及智能控制三个方面系统总结了形状记忆合金的研究现状，最后指出了需进一步研究的方向。     

ER智能材料在结构振动控制中的应用

ＥＲ智能材料是一种可控流体,它能在电场的作用下可从牛顿流体变为剪切屈服应力较高的粘塑性体,且这种转变连续,可逆,迅速,因此,可用它来制作可调阻尼器,实现对工程结构风振和地震反应半主动控制,本文在简要地介绍了ＥＲ智能材料电流变效应的基本原理和影响因素之后,建立了适用于土木工程结构控制用的二种类型的ＥＲ可调阻尼器的工作原理和力学模型,并在介绍了ＥＲ可控阻尼器对工程结构风振和地震反应半主动控制的实施原则     

浅谈大跨度空间结构相关振动控制

半个世纪以来,土木工程结构越发趋于大型化、复杂化,逐渐向高层、大跨度等方向发展,大型复杂结构逐渐显示出了巨大的应用前景,成为国内外发展最快的建筑结构类型之一。由于大跨度空间结构在建筑结构中应用越来越多,而其振动控制相对滞后,因此,振动控制在大跨度空间结构中的研究及应用就显得尤为迫切。本文阐述了大跨度空间结构振动控制的研究现状,并提出了一些有待进一步研究的问题。     

工程结构的形状记忆合金超弹性阻尼减振技术研究进展

介绍了形状记忆合金(SMA)超弹性阻尼减振的机理，综述了国内外形状记忆合金(SMA)减振装置用于工程结构振动控制的最新进展。大量的研究结果表明形状记忆合金阻尼减振技术在土木工程结构振动控制方面具有比较好的应用前景。     

Recent advances in structural control research and applications in China mainland

Abstrect The recent developments of theoretical research, model tests and engineering applications of structural control in mainland China are reviewed in this paper. It includes seismic isolation, passive energy dissipation, active and semi-active control, smart materials and smart structural systems. It can be seen that passive control methods, such as seismic isolation and energy dissipation methods, have developed into the mature stage in China. At the same time, great progress has been made in active and semi-active control, and smart actuators or smart dampers and smart structural systems. Finally, some future research initiatives for structural control in civil engineering are suggested. Supported by : National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50025821)     

多孔金属材料刚柔吸能结构及其在冲击地压巷道支护中的应用

多孔金属材料是一种新型功能和结构材料,具有良好的吸能、减震和阻尼特性。根据多孔金属材料的吸能特性,研究了多孔金属材料耗散能量准则,分析了多孔金属材料应用于冲击地压巷道支护的可行性。基于多孔金属材料的耗散能量准则,首次建立了刚柔吸能支护结构模型,将多孔金属材料应用于冲击地压巷道支护结构中,并利用FLAC 3D计算软件,对刚柔吸能支护巷道冲击破坏进行数值模拟。研究结果表明,刚柔吸能支护可高效吸收冲击能量、缓冲作用荷载及大幅度提高巷道围岩的可靠程度,是防治冲击地压发生和降低动力灾害的一种有效方法。     

双能CT成像基材料分解法的理论误差分析

双能X射线计算机断层成像技术(DECT)能够准确地重建物质的有效原子序数和电子密度信息,是一种有效的物质辨别技术.基材料分解法是求解DECT重建问题的主要方法之一.但目前应用此方法得到的重建结果误差较大,并且对于金属伪影抑制能力也较差.本文分析了DECT基材料分解法重建结果的误差来源和形成机制,阐释了其对金属伪影抑制作...     

Classes of Anisotropic Media: A Tutorial

The purpose of the present article is to give a precise definition and analysis from first principals of anisotropy, as the term applies to elastic media, taking care to avoid unnecessary assumptions. Two fundamental concepts, material invariance and symmetry group of a material, are defined purely in terms of the stress-strain relation. The implications of material symmetry, or in other words, of anisotropy, for the structure of the stiffness tensor are then investigated. Using the reduced notation of Voigt, these results are presented as the well-known simplifications in the form taken by the six-by-six stiffness matrix that represents the material's stiffness tensor. A new, simple proof is given for the remarkable fact that an elastic medium cannot have rotational symmetry by an angle of less than 90° without being transversely isotropic. In addition, the mutual relation that the notions of elastic symmetry and crystal symmetry have with respect to the so-called orthogonal group is sketched. Despite the historical association between anisotropic elastic materials and the study of crystals, the given presentation shows that conceptually the notion of anisotropy in elastic media is entirely independent of that of crystal symmetry.     

地震物理模型材料研制与应用研究

地震物理模型试验的基础是地震物理模型的建造,其中设计适当的配方,调配出所需要的模型速度是模型建造的关键.本文根据互穿网络和共聚网络聚合物改性方法的原理,研究了环氧树脂、橡胶类等高分子材料的互穿网络和共聚网络过程,并按照地震物理模拟对模型材料的要求,实现了不同材料的共混,改善了固化后共聚物的交联度.讨论和分析了影响地震物理模型建造的各种因素,并从模型材料选择、配方调整等方面提出了相应的解决办法,降低了固化反应放热峰的温度、调整了固化放热的速度、降低了固化时的收缩率和线膨胀系数,使固化物具有较高的热稳定性和较好的力学性能.建立了比较完备的、从低到高的材料速度系列.通过实例验证了本文方法的有效性,模型材料的适用性.     

工业CT在增强硬质聚氨酯泡沫塑料无损检测中的应用

为提高作为结构材料使用时硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)的力学性能,在基体材料中添加增强材料形成了增强RPUF(RRPUF),RRPUF内部的材料组成及结构特征影响其力学性能.本文应用微焦点锥束体式工业CT技术,进行了玻璃纤维RRPUF三维结构的工业CT检测,获得了高分辨率的RRPUF三维结构CT图像,并解析了RRPUF内部结构特征,包括玻璃纤维及泡孔的形状、位置、尺寸、体积含量以及分布状况等.研究表明微焦点VCT技术可有效地实现RRPUF内部结构特征的检测及分析,为进一步研究RRPUF的性能提供了重要方法.     

Bed‐material transport estimated from channel morphodynamics: Chilliwack River,British Columbia

This study investigates the relation between channel changes, as mapped from aerial photography, and bed‐material transport along Chilliwack River, British Columbia. Detailed mapping of channel features was completed for five dates between 1952 and 1991 using an analytical stereoplotter. Data were transferred to a geographic information system (GIS) to analyse changes during four consecutive periods. Erosion and deposition volumes along channel reaches were estimated by multiplying measured areal changes by the bed‐material depth along each reach. Bed‐material transport rates are related to morphologic changes using a sediment budget approach. The highest rate of transport for the four study periods is estimated as 55 000 ± 10 000 m³ a⁻¹ between 1983 and 1991. These rates are compared with estimates from short‐term (1–2 year) changes along the lower reach to investigate variations in sediment flux that may otherwise remain undetected. Significant morphologic change occurs roughly once every 5 years when flows are large enough to erode and entrain large volumes of bed material stored within the contemporary floodplain. In the absence of large floods, transport rates decline and vegetation begins to establish new floodplain. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.