導(dǎo)語(yǔ)：土木工程智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是指以智能材料為主導(dǎo)材料,具有仿生命的感覺(jué)和自我調(diào)節(jié)功能的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。這里所說(shuō)的智能材料是某些具有特殊功能的材料、如電流變材料、磁流變材料、光纖材料、壓電材料、磁致伸縮材料和記憶合金等。當(dāng)把這些智能材料按其特殊功能以某種方式融合到結(jié)構(gòu)基體材料之中或與結(jié)構(gòu)構(gòu)件相結(jié)合時(shí),它就會(huì)發(fā)揮自己的傳感和驅(qū)動(dòng)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的感覺(jué)和自我調(diào)節(jié)功能。而在土木工程中，由于工程的穩(wěn)定性以及安全性等諸多要求，因此對(duì)智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的需求也更為巨大。本文將對(duì)土木工程中的智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】土木工程；智能材料；結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

在土木工程中，智能材料可以分為兩類，一類是對(duì)內(nèi)部或者外部的刺激感應(yīng)具有感知性能的材料,稱為感知材料。另一類是能夠?qū)ν獠織l件或在內(nèi)部發(fā)生變化時(shí)做出反應(yīng)的材料,稱為驅(qū)動(dòng)材料。而在土木工程中，系統(tǒng)集合、驅(qū)動(dòng)器、傳感器和控制器是四個(gè)主要技術(shù)材料系統(tǒng)?？紤]到土木工程的特殊性，智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在土木工程中主要在具有自診斷和自適應(yīng)功能的機(jī)敏混凝土結(jié)構(gòu)和具有感覺(jué)和自我調(diào)節(jié)功能的減震結(jié)構(gòu)。通過(guò)這兩種結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在土木工程中的良好運(yùn)用。

1具有自診斷和自適應(yīng)功能的機(jī)敏混凝土結(jié)構(gòu)

1.1自診斷功能。在土木工程中，混凝土結(jié)構(gòu)支撐起了其自身發(fā)展的橋梁。在現(xiàn)代智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的作用下，通常在混凝土中混入光導(dǎo)纖維材料，如此一來(lái)，混凝土材料在實(shí)際的作用中，能夠結(jié)合光導(dǎo)纖維的作用，實(shí)現(xiàn)辦公通訊中的智能化。且在土木工程的建設(shè)中，由于光導(dǎo)纖維與混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)合，大大節(jié)省了建筑空間，使得人們?cè)谵k公的同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享。同時(shí)，還可以通過(guò)光導(dǎo)纖維連接空調(diào)以及火警傳感器，通過(guò)在混凝土結(jié)構(gòu)中加入光導(dǎo)纖維控制器，同時(shí)引入碳纖維，碳纖維會(huì)通過(guò)壓力的疊加誘導(dǎo)電阻產(chǎn)生變化，從而實(shí)現(xiàn)光導(dǎo)纖維控制器的觸發(fā)，使得火警以及空調(diào)裝置能夠平穩(wěn)運(yùn)行。這就反映出了機(jī)敏混凝土結(jié)構(gòu)的自診斷性。通過(guò)碳纖維感知壓力的變化，進(jìn)而控制電阻產(chǎn)生相應(yīng)變化，從而促進(jìn)相關(guān)裝置的觸發(fā)，有效地保證了人類工作的正常進(jìn)行。1.2自適應(yīng)功能。在土木工程的混凝土工作的過(guò)程中，往往會(huì)因?yàn)閴毫^(guò)大而產(chǎn)生斷裂，為了解決這一問(wèn)題，可以利用智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，在混凝土中注入縮聚高分子溶液的玻璃空心纖維，如此一來(lái)，在混凝土承受巨大壓力斷裂時(shí)，這些玻璃空心纖維可以實(shí)現(xiàn)自主性斷裂，從而使得高分子溶液融入到混凝土的裂縫中來(lái)，有效地保證了混凝土材料的堅(jiān)韌性。通過(guò)這一玻璃空心纖維的作用，可以有效地延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，體現(xiàn)出了機(jī)敏混凝土結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)功能。利用機(jī)敏混凝土材料的自適應(yīng)功能，可以實(shí)現(xiàn)土木工程中重大項(xiàng)目的合理運(yùn)用。例如，在進(jìn)行橋梁建設(shè)時(shí)，可以利用機(jī)敏混凝土材料的自適應(yīng)功能，提升橋梁的穩(wěn)定性，從而有效地延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，有利于土木工程項(xiàng)目的整體性建設(shè)。

2具有感覺(jué)和自我調(diào)節(jié)功能的減震結(jié)構(gòu)

2.1感覺(jué)功能。在土木工程的建設(shè)中，減震結(jié)構(gòu)是決定土木工程建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施效果的關(guān)鍵，因此，在智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)減震結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理性的設(shè)計(jì)和規(guī)劃，能夠保證土木工程建設(shè)的穩(wěn)定性，從而促進(jìn)土木工程項(xiàng)目的合理性展開(kāi)。在減震結(jié)構(gòu)中，最具有代表性的便是形狀記憶合金。形狀記憶合金作為一種優(yōu)異的材料，其可以通過(guò)溫度的變化改變自身的形狀，并且在溫度回復(fù)的過(guò)程中，形狀記憶合金的形狀也會(huì)回到初始位置，這一過(guò)程稱作熱彈性馬氏體相變。通過(guò)熱彈性馬氏體相變的過(guò)程，形狀記憶合金保證了其自身的形狀記憶功能，并且具有超強(qiáng)的彈性恢復(fù)能力。利用形狀記憶合金這一超強(qiáng)的彈性恢復(fù)能力，其通常被應(yīng)用于諸多結(jié)構(gòu)的裂縫自診斷系統(tǒng)。形狀記憶合金在恢復(fù)形狀的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的拉力，從而促使材料進(jìn)行自身修復(fù)。如此一來(lái)，通過(guò)形狀記憶合金的彈性恢復(fù)功能，土木工程建設(shè)中實(shí)現(xiàn)了對(duì)相關(guān)材料的保護(hù)。這也體現(xiàn)除了土木工程中智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的感覺(jué)功能。即通過(guò)感知形狀的變化，從而進(jìn)行自主性修復(fù)，保證了材料作用的穩(wěn)定性。2.2自我調(diào)節(jié)功能。在土木工程的項(xiàng)目建設(shè)中，通常運(yùn)用到減震結(jié)構(gòu)的自我調(diào)節(jié)功能，通過(guò)這一功能，可以有效地實(shí)現(xiàn)減震結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)良性能，有利于減震結(jié)構(gòu)的整體性發(fā)展。例如，可以作用壓電材料制作傳感器以及驅(qū)動(dòng)元件，通過(guò)材料中正負(fù)電荷的變化，可以實(shí)現(xiàn)材料自身的自我調(diào)節(jié)。而傳感器通過(guò)把壓力以及電阻相結(jié)合，通過(guò)感知壓力的變化來(lái)控制電阻，從而實(shí)現(xiàn)元件的正常工作。如此一來(lái)，通過(guò)材料的自我調(diào)節(jié)，有效地實(shí)現(xiàn)了智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在土木工程中的優(yōu)良性能，同時(shí)通過(guò)這些不同材料的相互作用，可以實(shí)現(xiàn)土木工程建設(shè)項(xiàng)目的穩(wěn)定性以及完整性。通過(guò)這些智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)優(yōu)異的性能保證，可以結(jié)合出不同用途的材料，在投入生產(chǎn)的過(guò)程中，通過(guò)這些材料的不同屬性，可以實(shí)現(xiàn)土木工程項(xiàng)目的合理性開(kāi)展。

3結(jié)束語(yǔ)

土木工程建設(shè)是一個(gè)極其需要?jiǎng)?chuàng)新的過(guò)程，通過(guò)智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)用，土木工程能夠利用現(xiàn)有的材料，使得他們換發(fā)出更多的生機(jī)和活力。通過(guò)具有自診斷和自適應(yīng)功能的機(jī)敏混凝土結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)材料的穩(wěn)定性，同時(shí)通過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)的自診斷功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)火警報(bào)警系統(tǒng)以及空調(diào)設(shè)備等的使用。而通過(guò)自適應(yīng)功能，可以結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)中的玻璃空心材料，在混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂時(shí)，玻璃空心材料可以自動(dòng)注入，有效地延長(zhǎng)了混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。通過(guò)具有感覺(jué)和自我調(diào)節(jié)功能的減震結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)形狀記憶合金的感覺(jué)功能與相關(guān)結(jié)構(gòu)的結(jié)合，從而提升項(xiàng)目整體建設(shè)的穩(wěn)定性。同時(shí)通過(guò)壓電材料的自我調(diào)節(jié)功能，可以實(shí)現(xiàn)減震結(jié)構(gòu)的合理性運(yùn)用。如此一來(lái)，通過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)以及減震結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在土木工程中的合理性運(yùn)用，同時(shí)智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)也保證了土木工程建設(shè)的穩(wěn)定性，通過(guò)這些不同用途材料的相互結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)不同功能的匯總，從而保證結(jié)構(gòu)作用的全面性。

參考文獻(xiàn)

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[2]代永紅.淺談智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)用在土木工程中的研究[J].城市地理,2014(20):43.

作者:李嘉興 單位:西安思源學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院