土木工程智能结构体系的研究与发展 张明星 张子康 朱志飞

发表时间:2019/4/9   来源:《信息技术时代》2018年8期   作者:张明星 张子康 朱志飞
[导读] 科学技术不断发展,建筑工程学领域研究水平不断提升。有关土木工程智能结构体系相关理论及实践研究取得阶段性成果,正在不断丰富和完善。本研究具体分析了智能结构现状,同时进一步阐述此项技术在实际发展过程中所的应用情况。
(南京工程学院建筑工程学院,江苏 南京 211167)
摘要:科学技术不断发展,建筑工程学领域研究水平不断提升。有关土木工程智能结构体系相关理论及实践研究取得阶段性成果,正在不断丰富和完善。本研究具体分析了智能结构现状,同时进一步阐述此项技术在实际发展过程中所的应用情况。希望通过本研究能够对未来技术进步提供借鉴和帮助。
关键词:土木工程;智能结构;体系;研究

 
        土木工程智能结构可以有效调节抗震效果,我国土木工程结构在设计方面多存在抗震性问题。设计的不合理性极其容易造成安全事故,尤其会对地震灾害等产生负面影响。土木工程结构也比较容易出现稳定性问题,一旦发生问题,则有可能影响人民生命财产安全。为此,本文分析了土木工程智能结构体系的研究与发展,以供参考。
        一、智能结构体系应用情况及元器件材料
        (一)智能结构体系应用现状情况
        一般而言,土木工程智能结构体系主要被理解为是一类放生结构体系,构建此体系的主要目的是为了能够提高土木结构的智能化水平。社会进步及发展的过程中,人们逐渐开始对建筑结构产生更加深度的理解,智能结构体系概念的产生也是人们在当前时代条件下形成的认知。目前阶段工程应用环节对智能结构体系方面的研究侧重几点:
        第一,结构损伤检测技术以及现代建筑健康检测技术;第二,视觉及声发射技术;第三,超声波;第四,无损检测及其他技术。不用类型技术手段,能够且仅限于建筑阶段。当建筑施工完成,正式投入使用阶段,对使用过程中相关环节检测的工作则被忽视。这就容易造成建筑功能的退化与损伤。智能结构体系区别于传统生产,尤其在自我认知、自我诊断方面,结合传感材料以及技术的创新能够保证更好的自我诊断效果。光线以及半导体设备安装施工及建设环节可以开展实时监测,这样会加大对伤害的检测面感性,还能充分对损害程度进行反应。
        (二)智能结构体系应用元器件材料
        1构成要素
        智能结构体系之中主要包含三类要素,第一,传感器;第二,讯号处理器;第三,控制器。凭借三项器件,依据仿生学原理,具体是指利用生物感知外部环境行为方式以及识别方式形成了智能结构体系,从而能够完成对建筑工程框架所有相关信息内容的搜集、存储、传输以及处理操作。
        系统通过外界搜集信息感知危险情况下,则将危险信息传递至讯号处理功能模块并完成进一步分析,随后对信息处理结果提交至控制器模块当中,实现建筑工程尤其是土木工程结构上的设计与调节,从而能够提升抗震风险能力,避免由于灾害因素造成的危机。
        2构成材料
        智能结构材料的使用一般而言可以区分为两个方面;第一,控制功能相关材料的使用;如外形记忆材料、压电材料与相关材料内容;此部分材料的使用目的是为了能够充分体现控制器能力,材料能够结合环境情况做出变化,如对自身特性进行一定程度改变。材料能够结合外部温度以及磁场变化情况等调节自身,同时也可以更好的适应环境,避免造成自身受到伤害。第二,感知材料的使用,此类型材料的使用目的是为了能够体现传感器所具备的相关能力,具体包括合成金属、自动愈合特性与其他类型功能。
        二、智能结构详细应用情况
        (一)外形记忆材料设备的应用
        当出现地震灾害情况下,短时间将出现较大的能量波动。能量波动会进一步造成建筑物出现变形,利用外形记忆材料,则能够较大水平上降低形变能量的产生,进而可以优化建筑物在抗震方面的效果。外形记忆材料设备主要是通过十分强大的相变恢复能力完成的。从工作机理上看,对建筑物本身出现的框架结构变形情况,主要通过消耗器完成效果吸收,从而抵消产生的变形能量,完成抗震功能。


        (二)压电材料的使用
        土木工程项目建设过程中所采用的压电材料一方面能够对静态形变产生良好控制效果,另一方面可以使噪声产生一定程度的控制。此外,材料本身具有良好自适应能力、安全评测以及健康监控能力,在改善抗风性以及抗震性方面均具有良好效果。建筑物当中通常而言会采用压电锥技术手段优化抗震效果,此方式可以明显改善抗震效果的主动性水平,且能够获得良好收效。
        (三)愈合凝胶原料的应用
        建筑进程环节需要根据特定比例和方式对愈合原料进行掺入,目的是为改善建筑结构的功能性,尤其是抗震灾害方面的能力。此方案属于当前阶段应用性最广的方式,当然,此项技术应用仍需进一步完善,在技术开发方面具有较大空间。
        (四)光导纤维应用分析
        智能结构体系研究过程中,光导纤维的应用研究也十分必要,属于其研究中十分重要的部分。光导纤维材料多被应用在传感器当中,属于可以灵敏感应地震,主动式传感器应用最广泛的材料之一。光导纤维的主要机理是指通过对建筑混凝土架构当中融合光导纤维的方式,构成传导元器件,从而可以完成自检操作。
        三、土木工程智能结构体系建设的未来前景
        智能材料与智能结构拥有十分广阔的前景,然而,当前阶段也同样存在一定不足。如传感技术、智能驱动技术等方面均需要进一步提升技术水平。此外,系统的信息处理能力以及传输能力均需要提速,而集成控制技术方面也需要进一步发展,这些均属于土木智能结构在未来完善的侧重点。
        (一)智能传感
        土木工程融合智能结构体系过程中,最重要的技术内容为智能传感技术,此项技术具有最主要特征即为通过传感元件设计实现。智能传感技术应用取决于能力大小,且传感器主要采用的是抗干扰材料,具有良好抗干扰能力。在此基础上进一步升级传感技术,则需侧重从电磁以及模拟方面加强。
        (二)智能驱动
        智能驱动技术同样属于智能结构系统之中至关重要的一部分,为提升智能驱动水平,需要强化自适应能力。目的也是为了能够改善智能电磁场能力,尤其是指从结构阻尼、摩擦系数等方面。为此,应当加强材料结构所具有的抗冲击能力及相关属性。确保物料结构等也可以在行使环节获得良好控制效果。
        (三)优化信息处理能力
        作为土木工程智能结构系统当中非常重要的辅助系统内容,信息处理能力具有重要作用。
        信号传导器以及控制系统的功能是完成对信息的有效处理及传输,为此,在整个系统之中处于桥梁环节,能够实现数据信息的传递,完成对所有其他设备的有效衔接,令各部分构建起整体。加强信息处理能力,提高系统整体业务性能因此至关重要,也是技术人员应当着重开发的方面。
        结束语:
        综上所述,智能结构体系属于充分利用科技的一种创新技术手段,如今多使用在建筑领域中,以丰富建筑安全功能。智能材料技术的发展从侧面强化了土木工程的功能性,为土木工程建设提供了多种可能。智能结构系统表现出来的特性,可以为人们创造更大的价值,提高社会经济效益。
参考文献
[1]邓丽萍.多元智能结构理论在高职财务管理教学中的应用探析[J].财会学习,2018(1):217-218.
[2]莫春昊.应用数学在“智能结构”构建中的作用分析[J].数码世界,2018(4):602-602.
[3]戴江浩.航空航天智能材料与智能结构探究及进展[J].科技创新导报,2018,v.15;No.435(03):22-23.
[4]秦汉,盛洁,李雷.电场对含空位缺陷硅结构影响的第一性原理研究[J].电子元件与材料,2018.
[5]李梦梦,李原,王庆林.EAP柔性智能驱动材料的建模、控制及应用研究进展[J].机器人,2018,40(05):86-98.
[6]陈道隆.安得广厦千万间———记著名的土木工程智能防灾结构专家瞿伟廉教授[J].科学中国人,2010,1:70-73.
 
 
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