基于2000年11月8~11日在中国北京召开的中美地震工程新千年研讨会的国际与会专家的讨论和推荐意见,中美双方将积极开展以下方面的合作研究:
1、抗灾构筑物的自感知与自适应系统
自感知与自适应系统方面的研究将开创新一代传感器、驱动器、功能材料及其集成系统,提高构筑物的抗震性态、最大限度地减轻构筑物的地震反应。中国、美国和其它国家在智能材料方面的研究都有了最新的进展,这些材料在微小能量的驱动下可以改变其性能。例如,磁流变流体、形状记忆合金等材料及其初步研究都显示出在了地震工程中应用的良好前景。
土木工程结构的健康监测系统面临的重大问题是结构庞大而复杂,损伤具有局部特性而且长期隐藏。因此,探测和估计结构的损伤和位置需要同时应用局部和整体的结构检测技术。开发一个结构健康监测与诊断的多功能系统,需要发展无线传感器、整合激励与感知的集成技术、研究测量信号的先进处理方法和技术,最后实现应用处理的测量信号、有效地诊断和控制结构的损伤。这样的系统通过分布式或多路复合式的传感元件应该能够感知诸如裂缝、腐蚀和疲劳等损伤,量测应变、位移和加速度等结构反应。系统还应该是经济可靠和使用方便的。有关这方面的研究将促进具有以上功能的材料、装置和系统的发展,实现土木工程结构、重大基础设施和工程系统的实时健康监测。
本主题研究的意义在于开发新型材料、研制费用经济而环境友好的监测与控制系统,改善土木工程环境的抗灾性态和提高构筑物的安全性。此外,这些研究和成果将有可能促进在中国、美国和其它国家可以大规模生产的新型工业(如材料和装备)成长,并开辟新的国际市场。
本课题特别鼓励以下方面的合作研究:
(1) 抗震新材料设计研究,包括改进传统材料的性能和研制具有自感知和驱动特性的新材料。进一步还将着重研究具有自愈合和自修复特性的新型材料,以便用于结构构件退化或地震能量耗散引起的损伤修复。
(2) 有效地应用自感知和自适应材料,发展先进的结构元件和控制系统。合理利用新型材料的特性,研制具有良好弹性和弹塑性性能或自适应耗能能力的斜撑和节点等构件,开辟结构联接和构造的新途径,改善新建构筑物和既有结构的抗震性态。最后,这些成果和技术应该在中国、美国和其它国家进行试验研究和原型检验。
(3) 在线健康监测与诊断系统的无线集成系统和人工智能及其设计方法、模型试验、原型试验与工程应用。
2、城市重大工程抗震性态设计与控制
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