智能材料系统和结构

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1、智能材料系统和结构杜善义冷劲松王殿富著２００１内容简介本书内容涉及智能材料的概念和研究现状、智能材料系统和结构中的传感器和作动器、电流变体材料及其智能结构、电流变体材料器件应用、光纤智能材料和结构、智能复合材料结构的振动主动监控以及复合材料成型过程的智能监控等．每章后均附有参考文献供读者查阅．本书可供从事智能材料、复合材料的工程人员参考，也可作为相关研究人员及研究生的参考书和教材．图书在版编目（CIP）数据智能材料系统和结构／杜善义，冷劲松，王殿富著．－北京：科学出版社，２００１．５ISBN７唱０３唱００８１２３唱４Ⅰ．智

2、⋯Ⅱ．①杜⋯②冷⋯③王⋯Ⅲ．智能材料基本知识Ⅳ．TB３８１中国版本图书馆CIP数据核字（２０００）第６１４４８号科学出版社发行各地新华书店经销倡２００１年５月第一版开本：８５０×１１６８１／３２２００１年８月第一次印刷印张：１０印数：１—２５００字数：２６００００定价：26畅00元（如有印装质量问题，我社负责调换枙新欣枛）前言智能材料系统和结构是当今材料科学技术发展的前沿和热点，它除了具有普通结构材料的承载功能外，还具有传感、分析、判断、执行等综合功能，是一种具有“生命”功能的材料．正因为如此，世界各国的国防、工业部门对智

3、能材料非常重视并投巨资开展该领域的研究．经过近１０年的发展，智能材料和结构在航空、航天等国防及民用工业领域的应用得到很大发展，已从基础性研究逐步发展到原理性样机及实用化阶段．我们知道，“智能”是人和动物所具备的一种能进行分析、判断和动作的高级智慧能力．２０世纪８０年代末期，科学家们首先将“智能”概念与材料及结构相结合，提出智能材料和结构的概念，这就为材料科学的发展提供了一个崭新的研究方向．智能材料结构和系统通常包括传感器、作动器、中央处理器、通信网络和母体材料等五个主要部分，用埋入母体材料的传感器对外界环境变化进行监测，并

4、将此信息通过通信网络实时地反馈到中央机中，经过进行分析、判断并发出动作指令给作动器，对环境的变化作出及时的响应．智能材料和结构涉及材料、电子、光学、力学、信息等多学科的综合性研究领域，它的发展也将带动这些相关学科的发展．哈尔滨工业大学智能材料系统和结构中心从１９９２年开始进行智能材料和结构的研究，以“材料结构系统”一体化的思想，从材料的制备、结构的复合到系统的综合进行研究．研究内容包括光纤传感器、电流变体作动器、智能结构振动主动监控系统、复合材料工艺在线监控系统、电流变体减振器、隔振器、复合材料工艺设计系统等，并取得了一定

5、研究成果．其中“智能复合材料结构及其振动主动监控系统研究”获１９９７年航天总公司·i·科技进步一等奖，目前正努力使电流变体材料及其主动控制器件研究达到实用商品化．智能材料系统与结构作为多学科交叉领域，内容极为丰富，学术思想非常活跃，新颖观念日新月异，力图覆盖其全貌决非易事．本书所述的内容仅反映了哈尔滨工业大学智能材料系统和结构中心以及国内外近年在智能材料和结构有关领域的研究成果．本书由浅入深，从智能材料和结构的概念，论述到当前典型的智能材料和结构，最后，论述其在不同领域的应用实例等．为了读者查阅和引用方便，每章后面均列出了

6、与该章有关的参考文献．本书确是一本关于智能材料系统和结构研究的专著，可作为从事复合材料、力学、光学、信息科学、化学和有关工程研究人员的参考书．作者特别感谢张博明副教授，刘彦菊、杨万忠、李辰砂和陈吉安博士，本书许多章节为他们博士学位论文的内容．在写作过程中他们还花了大量时间和精力协助打字和校对，没有他们的努力和贡献，本书是很难完成的．作者也十分感谢美国Vermont大学PeterFuhr教授和DryverHuston教授为本书有关章节提供了宝贵的研究资料．本书在立题和编辑出版过程中，一直得到科学出版社的帮助与支持，深表感谢．

7、作者期望本书能够传播和推动智能材料在中国应用和发展，但由于作者水平有限，一定存在诸多不足和错误之处，恳请读者不吝指正．·ii·目录第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（１）１畅１智能材料系统和结构的概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（１）１畅２智能材料系统和结构的研究现状与应用前景⋯（６）１畅３智能材料系统和结构的研究范围和发展趋势⋯（１１）第二章智能材料系统和结构中的传感器和作动器⋯⋯（１５）２畅１概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（１５）２畅２光纤传感器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（１７）２畅２畅１光纤传感器的结构

8、原理及分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（１７）２畅２畅２智能材料系统和结构中常用的光纤传感器⋯⋯⋯（２６）２畅３压电材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（３８）２畅４形状记忆材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（４２）２畅５电流变体材料和磁流变体材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（４５）２畅６磁致伸缩材料和电致伸缩材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（