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智能凯发k8下载及其在建筑技术中的应用

新凯发k8下载产业2019-10-08 16:27:35
  近些年,能在传感、处理和响应功能上模仿生命系统的智能凯发k8下载引起了人们的广泛关注,与机敏凯发k8下载相比较,智能凯发k8下载更近于生命体系。智能凯发k8下载能按照环境条件的转变,从而实现最佳适应效果。在建筑领域中,可以通过应用智能凯发k8下载增强工程结构体系的安全、减轻构件质量,并降低了能量的消耗,提高系统的整体性能,图1为智能凯发k8下载与普通凯发k8下载的对比。
图1  智能凯发k8下载与普通凯发k8下载比较

一、智能凯发k8下载概述
  智能凯发k8下载的设计构思来源于模仿生物体的特征,目的是创造出类似于生物体特性的凯发k8下载结构,使其功能可以有机地运行。智能凯发k8下载中受集成电路技术启发而设计的三维组件模式的融合凯发k8下载,可以在原子、分子层面上进行凯发k8下载的特性控制。将信息科学与凯发k8下载科学相结合,使其在不同层次、不同条件下能够满足进行自检测、自判断、自身做出结论、自身发出信号指令、自身执行规划设计等要求的一种新型凯发k8下载。

  近些年,智能凯发k8下载开始被大量推广和使用,对于它的研究具有发散性,其涉及的学科广泛,包括物理、化学、凯发k8下载学、航空航天、计算机、工程等领域,并仍在不断拓展。智能凯发k8下载的划分如图2所示。

图2  智能凯发k8下载分类

一般经实践验证智能凯发k8下载具有7种功能:

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传感功能
  能感受到外界条件的信息,并能将信息按一定规律转换成信号或其他形式的信息传送出去,从而满足各种信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求,达到实现传感的目标。

回馈功能
  智能凯发k8下载系统信息的输出返回到输入终端回馈,以某种方式改变输入方式,从而产生影响系统功能的转换。即将输出信号通过适当的反馈装置返回到输入端并与输入信息再次进行比较和选择的过程。

信息识别
  系统的信息接收装置,以一定的功能目的为出发点,利用已具备和配置好的相关知识和经验,可以对传输信息的真伪和有用性进行有效甄别,同时与所要达到的目标相联系,从而达到实现信息价值的目的。

  信息的识别一般可以通过如下方式实现:系统配置对所要求目标的正确认识能力及自反应的深刻程度;系统配置对信息识别程序要采取实事求是的科学态度;智能系统对已具有的信息判断、推理能力的大小。

积累功能
  智能凯发k8下载系统在运行时为了满足将来各种不同环境的需求,凯发k8下载本身会渐渐聚集一些有用的因素和信息,自身会逐渐完善,从而满足不同条件下的各项要求。

响应功能
  智能系统收到外界刺激作用时会将这些信息传输出去,针对不同条件所产生的刺激反应不同,产生不同的应对措施。

自我诊断能力
  凯发k8下载通过信息反馈系统和驱动系统,对其自身出现的问题故障和错误进行诊断和判断的能力。

智能凯发k8下载系统自修复能力和自适应能力
  凯发k8下载系统通过自我诊断出的问题和破坏程度,通过类似于生物有机体所具有的自修复特性,采取相应的物质补偿和能量补偿的方式实现自我完善和修复,从而实现对不同状况下的条件适应。例如,自我修复砼就是采用仿制自然界动物的骨骼,在被外界撞击受到创伤后能够自我再生,逐渐恢复其自身机能的原理。根据这个原理,人们利用修复胶粘剂和混凝土凯发k8下载相复合的方法,实现了砼凯发k8下载具备自我修复和再生的功能。

  智能凯发k8下载基于功能凯发k8下载发展而成,该凯发k8下载可以分为2种类型。一种是敏感凯发k8下载,主要对强度和各类信息从物质传输产生的外部或内部的相应响应而变化,如对力产生敏感的凯发k8下载、对气体产生敏感的凯发k8下载、对声敏感的凯发k8下载、对热敏感的凯发k8下载、对湿敏感的凯发k8下载等。另一种是驱动凯发k8下载,主要是对外部及周围环境状态的变化而做出反应的凯发k8下载,其反应和生成是一个基于凯发k8下载性能相应的动作,可以被用来制成各种驱动器。机敏凯发k8下载与智能凯发k8下载的对比如图3所示。与机敏凯发k8下载有所不同,智能凯发k8下载一般应该具备自感知、自处理和驱动3个主要功能,因此可以发现智能凯发k8下载具有传统的功能凯发k8下载、结构凯发k8下载所不具备的性能优势,它不仅使后二者之间的界限变得模糊,而且也添加了信息科学的内容,目的是达到结构的功能化、功能的智能化,从而实现真正意义上的凯发k8下载变革。

图3  智能凯发k8下载与机敏凯发k8下载

二、智能凯发k8下载在建筑中的应用
  目前,智能凯发k8下载已经被广泛应用于建筑领域,智能凯发k8下载在结构变化、设计预检和结构系统性能的预测上,有良好的应用前景。智能凯发k8下载的应用不仅可以降低建筑结构的维护费,而且更重要的是避免结构破坏对建筑造成的安全隐患。功能型智能建材主要被利用到可持续、节能环保、绿色生态等智能化的建筑中,并发挥着重要的作用。建筑凯发k8下载一般包括装饰凯发k8下载、特殊凯发k8下载和专有凯发k8下载,这些凯发k8下载将会有效运行和维护建筑系统,随着智能建筑行业的发展和建筑业的变革,智能凯发k8下载将扮演着重要角色。

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智能凯发k8下载在建筑结构中的应用
  智能凯发k8下载常应用在建筑结构工程中,把智能凯发k8下载应用在建筑物中,能够及时感知凯发k8下载自身所受到的外力、震动、温度、裂纹等的变化状况,凯发k8下载的受损程度也得到了判断。智能凯发k8下载可以利用自身的应变能力通过提前预报、自适应调整、自修复补救等主动应对,在对所处危险情况进行预警的基础上消除危害,使结构的安全性和可靠性得到很大提升,减少和规避危险的发生。为此,智能凯发k8下载应用到工程结构设计中是一个很大的进步。

  英国科学家发明了2种自愈合纤维,将这2种纤维用到构件中,当它们受到外界破坏因素时,能够分别对砼中产生的裂纹和其中配置的钢筋受到的腐蚀情况进行自动检测和响应,且能主动修补砼中所产生的裂纹并阻止钢筋继续受到腐蚀。用玻璃丝和聚丙烯混合制备成的内部可产生粘合剂的多孔状中空纤维与砼结合使用,当砼处于过度绕曲情况时,纤维会被撕裂并释放出会及时填充粘合砼裂缝的物质;防腐蚀纤维包裹在砼中的钢筋周围,当钢筋周围的酸度达到一定浓度时,这些纤维的涂层就会被大量溶解,从这些纤维中释放出能够阻止钢筋被腐蚀的物质,达到防腐的效果;智能混凝土中加入基于原有混凝土构件的智能成分,使混凝土凯发k8下载具有自修复、自调节、自诊断特征的复合功能凯发k8下载[5]。智能凯发k8下载砼凯发k8下载方面的应用如表1所示。

智能凯发k8下载在建筑节能环保方面的应用
  随着科技的进步和建筑性能的不断提高,对于建筑凯发k8下载品质的要求也越来越高。以往单一功能的凯发k8下载已不能满足高性能节能环保建筑的需要,凯发k8下载的多功能性已经成为当下需求,为此出现了智能凯发k8下载的研发和实践。从以往实践工程案例中可以总结发现,智能建筑凯发k8下载的应用与开发是一个非常重要的环节,具体如表2-4所示。

  智能凯发k8下载因为其具备的性能和优势,能够在多个领域发挥重大作用,特别是在建筑行业中,智能凯发k8下载将不断地扮演着越来越重要的角色,有着非常广阔的市场前景。

  我国智能凯发k8下载的发展尚处起步探索阶段,目前存在的一些问题有待进一步解决,如智能凯发k8下载的功能作用单一,还不能充分发挥复合型凯发k8下载的功能;智能凯发k8下载与建筑一体化的设计还未展开;有些凯发k8下载的研制与开发仅仅停留在如何改善凯发k8下载的功能上,而不在如何研制凯发k8下载的智能化方面。因此,借鉴国外先进技术对国内智能凯发k8下载进行研究,具有重要的意义。

作者:吴伟东
安徽科技学院

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