压电智能结构在桥梁振动控制中的应用

"压电智能结构用于桥梁的振动控制 - 高志，常银昌，徐永波 - 武汉理工大学土木工程与建筑学院" 本文深入探讨了压电智能结构在桥梁振动控制中的应用，作者从智能结构的概念及其发展历程出发，详细阐述了压电材料的特性，以及如何利用这些特性来设计和实现智能结构的振动控制。 智能结构，这一概念起源于20世纪70年代末80年代初，主要由美国军方提出，目的是提升飞行器的性能。智能结构的特点在于其能够在工作过程中根据外部环境变化进行实时调整，通过内置的传感器和驱动器实现特定功能。在20世纪80年代，尤其是在振动控制方面，智能结构的研究取得了显著进展。 压电类智能结构是智能结构的一种，主要利用压电材料的压电效应。压电效应分为正压电效应和负压电效应。正压电效应是指施加压力导致材料表面产生电荷，而负压电效应则是施加电压引起材料形变。这两个效应使得压电材料同时具备传感器和驱动器的功能。压电方程描述了压电材料应力、应变与电场强度、电位移之间的关系，这是基于实验数据得出的线性本构方程。 压电智能结构通常包括压电传感器、驱动器和控制系统三部分。传感器监测结构的振动模态，驱动器则根据传感器的输出信息产生反向作用力以抵消振动，控制器负责协调整个系统的运行。将压电材料集成到桥梁结构中，可以实现对桥梁振动的有效控制。 在实际应用中，压电智能结构可以通过实时监测和主动反馈来减少桥梁因风荷载、车辆通行或其他因素引起的振动。通过算例分析，文章展示了应用这种方法能显著改善桥梁的动态性能，有效抑制振动，提高桥梁的安全性和舒适性。 关键词涉及的领域包括智能结构理论、压电材料科学、振动控制技术和结构工程。文章的结论是，压电智能结构在桥梁振动控制中具有巨大的潜力和实用性，能够对桥梁的振动进行有效的抑制，从而对桥梁的设计和维护提供了一种创新的解决方案。 这篇论文对于理解压电智能结构在土木工程特别是桥梁振动控制中的应用具有重要价值，对于相关领域的研究人员和工程师来说是一份有价值的参考资料。