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編輯推薦: |
本书以智能材料相关学科理论知识为基础,重点介绍了智能材料的前沿研究成果,使读者能够对智能材料在各个行业,尤其是在智能建造方面的应用前景有深刻的理解和感悟。本书共11章。第1章介绍了智能材料的研究背景和材料的智能化及其应用前景。
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內容簡介: |
本书共11章,系统地介绍了智能材料的相关内容,包括绪论、形状记忆合金、压电复合材料、电磁流变体、智能纤维材料、智能高分子材料、其他传感元件、智能混凝土、结构控制、智能橡胶与智能弹性体、建筑技术的发展与应用。
本书每章设有学习目标,章末配有拓展阅读、习题,以便学生学习和掌握相关知识。本书配套PPT课件、教学大纲、习题答案等资源,任课教师可登录机械工业出版社教育服务网(www.cmpedu.com)下载。
本书适用于高校土木工程、材料工程等相关专业本科生、研究生以及从事智能材料研究工作的技术人员。
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關於作者: |
陈英杰,教授,科研成果曾多次获省市科技进步奖, 1999年开始指导硕士生研究工作,已毕业60余名,在学研究生十余名。主要研究方向:板的能量原理及应用,智能材料。发表论文80余篇,主持完成纵横向科研项目20余项。获奖:1996机械部教书育人先进个人,2004享受省高等学校中青年骨干教师津贴,2004年河北省优秀发明者,秦皇岛市第三批年青学术技术带头人(042),2005年河北省优秀科技奖二等奖,2006年中国创造学会创造成果奖中创奖字(2006)第008号,2008年河北省政治思想工作先进个人,河北省建设厅科技成果奖
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目錄:
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前言
第1章绪论1
学习目标1
11智能材料1
12智能结构2
13智能材料的内涵和定义3
14耗散结构与材料的内禀特性6
15材料的智能化10
16智能材料和结构的应用前景及发展趋势15
17智能材料的发展与展望23
拓展阅读24
习题26
第2章形状记忆合金27
学习目标27
21形状记忆合金的发展和机理27
22形状记忆合金的本构关系30
23形状记忆合金的应用35
拓展阅读37
习题38
第3章压电复合材料39
学习目标39
31压电复合材料的研究概况39
32压电效应及压电复合材料的基本理论44
拓展阅读56
习题58
第4章电磁流变体59
学习目标59
41电流变体的研究概况59
42电流变液的性能研究64
43磁流变液67
44电、磁流变液的力学特性79
45电流变液及磁流变液的应用81
拓展阅读83
习题88
第5章智能纤维材料89
学习目标89
51导电纤维89
52感应(介电质)性纤维材料90
53光纤及光纤传感技术90
54光纤智能复合材料的研究93
55基于光纤传感技术的土木工程结构健康监测96
56形状记忆纤维96
57变色纤维97
58调温纤维97
59智能抗菌纤维97
拓展阅读97
习题99
第6章智能高分子材料100
学习目标100
61高分子材料的智能性100
62智能高分子材料的设计原理及合成方法101
63医用智能高分子材料102
64智能高分子材料的应用与开发106
拓展阅读117
习题122
第7章其他传感元件123
学习目标123
71电阻应变丝123
72碳纤维复合材料129
73智能无机非金属高分子复合材料133
74二氧化钒智能窗134
75半导体材料136
76疲劳寿命丝(箔)136
拓展阅读136
习题138
第8章智能混凝土139
学习目标139
81智能混凝土的发展概况139
82智能混凝土的智能特性141
拓展阅读147
习题148
第9章结构控制149
学习目标149
91结构控制的概念149
92形状记忆合金在结构控制中的运用152
93隔震器和消能器158
拓展阅读167
习题174
第10章智能橡胶与智能弹性体175
学习目标175
101智能橡胶175
102智能橡胶材料及制品的最新进展175
103智能弹性体179
104S智能弹性体180
105D智能弹性体180
106Sh智能弹性体185
拓展阅读185
习题188
第11章建筑技术的发展与应用189
学习目标189
111智能材料在建筑中的应用189
112装配式建筑的应用192
113建筑信息化模型(BIM)198
114被动式建筑的发展和应用206
115智能建造212
拓展阅读215
习题219
参考文献221
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內容試閱:
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随着人类社会科技水平的不断提高,从仿生角度出发,在丰厚的相关学科理论和技术基础之上,人们提出了智能材料(Intelligent Material)的概念,也称为灵巧材料或机敏材料(Smart Material)。智能材料是新材料领域中正在形成的,被誉为21世纪非常重要的一种先进材料。材料智能化要求材料具有一些生物体特有的功能,如传感、判断、处理、执行乃至自预警、自修复、刺激响应等,因此材料智能化是一项具有挑战性的任务,目前仍处于发展的初级阶段。
智能材料正受到各方面的关注,从其结构的构思到智能材料的新制法(分子和原子控制、粒子束技术、中间相和分子聚集等)、自适应材料和结构、智能超分子薄膜、智能凝胶、智能药物释放体系、神经网络、微机械智能光电子材料等方面都在积极开展研究。主要的应用领域有:航天航空飞行器方面(飞行器机翼的疲劳断裂检测及形状自适应控制,湍流控制的智能蒙皮,大型柔性空间机构的阻尼振动控制),土木建筑及混凝土方面(桥梁、建筑等振动的主动控制以及风灾和地震时的自适应控制,结构健康检测,土建施工中的质量检测,装配式建筑,绿色被动式建筑),火警探测及控制,管道系统的腐蚀和冲蚀探测,高寂静产品的噪声控制,空气质量、温度控制及减振降噪,能量的最佳利用,在用系统性能的评估和残留寿命的预测,机器人的人工四肢等。
随着现代科技的进步,尤其电子信息技术的快速发展,人们对建筑物高效化和多功能化的要求也越来越高。智能化住宅的研制一度成为全球关注的热点,并取得突破性进展,智能建筑应运而生。智能建筑的历史虽短,但前景广阔,在世界各国发展迅猛,已呈21世纪建筑发展主流之势。除智能建筑外,智能材料的研制步伐也在加快,如英国科学家研制出的智能型温室覆盖材料、德国科学家研制的智能纤维增强材料等。这些材料的特点是能够根据外界环境变化实现智能型自适应控制、调整材料特性。智能材料与智能建筑相结合无疑将为人们提供了一个安全、舒适的生活、学习与工作环境空间。
本书以智能材料相关学科理论知识为基础,重点介绍了智能材料的前沿研究成果,使读者能够对智能材料在各个行业,尤其是在智能建造方面的应用前景有深刻的理解和感悟。本书共11章。第1章介绍了智能材料的研究背景和材料的智能化及其应用前景。第2~7章分别介绍了智能材料各基本组元(形状记忆合金、压电复合材料、电磁流变体、智能纤维材料、其他传感元件等)的应用原理、力学特性、本构关系模型及其应用情况等。第8章介绍了智能混凝土(损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土、仿生自愈合混凝土)的智能特性和应用情况。第9章介绍了智能材料在结构控制领域的应用情况。第10章介绍了智能橡胶与智能弹性体通过物理或化学的手段获得原来不具备的某些特殊性能。第11章介绍了土木工程相关建筑技术的发展与应用。
本书由陈英杰和邸浩担任主编(主编按拼音排序),郭维超担任副主编,姚素玲、张立新担任参编。姚素玲负责全书的统稿和校订工作。机械工业出版社提供了极大的帮助和有价值的编写意见,李青山和梁鹏花做了大量的前期工作,在此表示衷心感谢。
教材建设是一项需要长期积累而又不断翻新的工作,既要锲而不舍、精益求精,又要善于探索、有所创新。本书坚持“打好概念基础,厘清脉络思路,理论联系实际,符合认知规律”的编写方针,以提高学生的理论水平和科学素质为目标,引入了更多的科研课题内容,可以激发学生探索、创新的精神和科技强国的爱国情怀。
本书通过拓展阅读的形式将思想政治教育元素有机地融入进来,在介绍专业知识的基础上,实现知识传授与价值引领的统一。
智能材料在国内外处于起步并充满希望的阶段,很多课题正在研究探索之中。由于时间仓促,加之学科领域跨度大,而且编者理论水平和实践经验有限,书中难免有不尽读者之意的地方,以书会友,恳请并感谢读者给予批评指正。
编者
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