会计学1引言材料成为时代标志的示意图2智能材料和智能结构概论的提出智能结构是20世纪八十年代中期由美国军方率先提出并进行研究的，世界各工业发达国家，尤其是军方和航空界对此一直十分重视。一九八八年四月二十八日波音737客机在美国出现灾难性断裂事故，使美国国会意识到，为避免服役中的飞机发生类似事故，飞机应有自我诊断和及时预报系统，并通过议案，要求3年内完成Smart飞机的概念设计。1984年，美国陆军科研局就旋翼飞行器技术的研究给予赞助，揭开了智能材料与结构应用研究的序幕；1985年起，美国政府提出了开展智能结构的研究计划，要求航天器具有自适应性；1987年起，美国空军将智能结构的研究列如重点资助目录；1988年后，美国各大学和航天航空机构的公司、研究所均大量展开智能材料与结构的研究工作。继美国之后，日本、英国、德国、澳大利亚和韩国等相继投入人力、物力、财力开展智能材料结构的研究工作，并创建了《智能材料系统与结构》、《机敏材料与结构》等学术期刊；1991年，欧洲在英国成立了智能材料与结构研究所我国于1991年起开展这方面的工作，1993年起，国家自然科学基金和航空基金等将其列入研究计划。4智能材料及智能结构概述表1典型智能材料及其功能环境智能结构智能结构(1)智能结构是以智能材料作为传感元件和作动元件，具有感识外界和内部状态与特性的变化，并能对这些变化的具体特征和原因进行辩识，进而采取相应的控制律，做出合理响应的一类结构称之为智能结构。(2)还具备自诊断，自感识，自修复等额外的“智能”性能。智能结构的基本功能有：感识、自我调节、自我恢复和控制等，它包含的关键组成部分有：传感元件、驱动元件、信息处理系统和控制系统等。典型的智能结构的示意图如下图所示。美国麻省理工学院(MIT)的Crawley用四个层次来定义智能结构。第三层次的主动结构实际上也是一种受控结构，它同第二层次的受控结构的区别在于它不仅具有传感、控制功能，而且具有结构承载功能，并且把作动器与传感器高度地综合在结构中。一目前，这个层次的智能结构是研究的重点。第四层次的智能结构是结构的最高形式，它是将传感、作动、控制、信息处理和人工智能等环节与主体结构融和在一起，具有感知、智能逻辑判断与响应内外环境变化的能力，实现结构的自检测、自诊断、自校正、自适应、自修复等功能。目前，真正意义上的智能结构还没有实现，但是，随着科技的发展，相信在不久的将来，将会研制出实际可用的智能结构。智能材料和结构的发展受到了其它学科强大的支持和帮助，受到了以下学科领域的的推动：(1)材料耦合特性分析的研究；(2)复合(叠层)材料的研究、设计和制造技术的发展；(3)自适应控制、鲁棒控制、容错技术与智能控制技术的研究和发展；(4)计算机和微电子技术的研究和发展。6.1传感器传感器的定义：能感受规定的备测量并按照一定的规律转换成为可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。能感知结构状态和环境改变，并且易于集成和分布。表2常用传感器的性能比较6.2作动器作动器是实施振动主动控制的关键部件，是主动控制系统的重要环节。作动器的作用是按照确定的控制律对控制对象施加控制力。随着振动主动控制技术的发展,对作动器的要求愈来愈高。近年来,在传统的流体作动、气体作动器和电器作动器的基础上，研究开发出了多种智能型作动器，如压电陶瓷作动器、压电薄膜作动器、电致伸缩作动器、磁致伸缩作动器、形状记忆合金作动器和电流变流体作动器等。这些作动器的出现为实现高精度的振动主动控制提供了必要条件。表3常用作感器的性能比较(1)兼容性要求。传感器和作动器与材料本体结构的兼容性要好；(2)稳定性要求。传感器和作动器工作时性能要稳定可靠，同时抗干扰能力相对要好；(3)响应频带要求。传感器和作动器应具有较快的响应速度和较宽的响应频带；(4)精度要求。传感器工作时应具有较高的测量精度和灵敏度；(5)驱动力要求。作动器工作时应能产生足够大的变形和驱动力，同时具有较小的能量耗损。6.4控制器智能结构的控制器是智能结构的神经中枢；控制系统应具有控制速度快、鲁棒性和实时性好的特点。6.5控制算法其控制分3个层次：局部控制、全局控制和智能控制。局部控制目标通常为增大阻尼、吸收能量、减小局部应力和应变等，全局控制目标通常为控制结构形状、抑制扰动和稳定结构等，智能控制目标通常为系统辨识、故障诊断和修复、结构功能重构等。6.6结构集成技术智能结构的设计和集成技术是影响智能结构推广应用的关键点之一。7几种常用的智能材料形状记忆材料的优缺点优点：本体材料相容性好；变形量大；加热后驱动力大；可实现多种变形等优点。SMA驱动器的动作除温度外几乎不受其它环境条件的影响，具有较好地抗外界干扰特性，相对其他