智能结构的研究现状及其前景展望
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2)基于系统能 量准则 。 结构控制 的作用就是 通过将外界能量输入系统 , 以消耗结构系统的振动 能量 , 因此 , 系统耗散 能量的大小直接 反映了控制 作用的有效性 ;
3)基于控制和 观测溢出的配置准 则 。 按模态 传感器的观测溢出最小优化敏感片的尺寸和位置 , 对致动片按实现指定模态控制力所需 能量以及控 制溢出能量最小来优化压电致动片的尺寸和位置 ;
对于智能结构而言 , 一套完整的控制系统由以 下部分组成 :信号放大装置 、功率放大器 、数据采集 系统 、中央处理系统 。 其中 , 数 据采集系统目 前使 用较多的是 A/D数据采集系统 , 同时配一套控制算 法为核心的中央控制软件 , 典型的控制系统如图 2 所示 。
图 2 智能悬臂梁控制装置图
目前影响智 能结构实用研 究发展的重要 问题 之一是所经常采用的压电材料 、磁致伸缩材料等均 存在诸如响应速度不够快 、严重非线性等问题 。 因 此智能复合材料结构的制作 是一项困难而又 急待 解决的问题 。 有待于开发 出能耗低 、应变大 、频带
21 期
张建辉 :智能结构的研究现状及其前景展望
58 89
不仅是飞机 , 其它飞行器如火箭 、卫星 、潜水艇 等的表皮都应有随外界条件变化而变 化以及探测 周围环境的能力 , 具有这样功能的表皮称为智能表 皮 。未来飞机蒙皮可以赋予机翼更好的作用 , 由于 采用智能材料系统 , 它可以检测飞行速度 、温度 、湿 度等各种气象条件 , 并能 对变化的环境 做出反应 , 如改变机翼形状等 。 另一功能是适合 于当前的电 子战 , 即具有识别 、人为干扰 、隐蔽通讯 、威胁警告 和电子保障系统 。 对于材料内部的缺陷和损伤 , 智 能表层能进行自诊断 、自修复 、自适应 , 还能抑制噪 声和振动 , 对于 航空 航天飞 行器 座舱能 够自 动通 风 、保暖和冷却 。 2.2.2 结构检测和寿命预测
一般工业技术
智能结构的研究现状及其前景展望
张建辉
(中国人民解放军 65307部队 , 吉林市 132002)
摘 要 智能结构是 指在基体结构中使用智能材料做为传 感和驱 动元件的 新型结 构 , 它不仅 具有自 感知 、自适应 、自 诊断和 自修复的优点 , 而且还具有集传感和驱动一体化的优越特性 。 近年来 , 智能结构 振动控制技 术已被广泛 应用到军 事 、机械 、医 学 、等领域 。 本文介绍了智能结构的概况 , 对目前智能结构在 振动控 制领域 的应用 现状进行 了回顾 , 最 后指出 了今后 需要解 决的主要问题和发展 方向 。 关键词 智能结构 智能材料 振动控制
大型土木工程结构在服役过程中 , 不可避免地
会发生损伤及危险 , 因此对结构进行健康监测及诊 断具有重要意义 。 智能结构是一种仿生体系 , 可用 于实时测量结构内部的应变 、温度 、裂纹 , 探测疲劳 和损伤情况 , 从而对 结构进行监测 , 迅速处理 突发 事故 , 并自动调节及 控制 , 在发 生危险时能自 己保 护自己 , 使整个结构处于安全状态 [ 16— 18] 。 2.3 振动控制中的应用
宽 、力学 性能 优 越 、稳 定 性和 寿 命 高的 新 型 智能 材料[ 41— 49] 。 3.3 系统集成技术的研究
目前,大多数智能结构仅具有传感功能 , 其处 理和控制 功能还 需外接 , 往 往是 一个包 含众 多功 放 、滤波 、A/D、D/A等的庞大系统 , 这对于实际的应 用而言是不便的 。因 此开发高精度的 传感器以及 研究有效的信号采集和处理技术也显得至关重要 。 3.4 传感器 /致动器优化的研究
4)应变能准则 。 该准则的基本思 想是具有较 大模态应变能的自由度其响应也比较大 , 传感器和
致动器配置在模态应变最大处 ; 5)其它准则 。如最优控制代价最小准则 、性能
指标的期望值最小准则 、可靠性准则 、模态坐 标提 取精度准则等 [ 7— 10] 。 1.2.3 控制系统
智能结构的 振动控制系统 一般由分布式 微处 理器和中央处理器组成 , 它是智能结构控制系统的 神经中枢 , 其控制对象就是结构本身 。 由于智能结 构本身是分布式强耦合的非线性系统 , 且所处的环 境具有不确定性与时变性 , 因此 , 要求控制系 统能 自己形成控制规律 , 快速完成优化过 程 , 具有 实时 性和在线性[ 11— 15] 。
为了保证飞行安全 , 无论是民用还是军用飞机 都必须随时监测 , 甚至离开服役现场检测大修 。飞 机结构中埋入传 感器 , 它将 与人工智能 、信号处理 器和适当的计算机硬件一起 , 连续及时地评价飞机 结构的状态和完整性 , 以防止发生突发性灾难 。这 些埋入的传感器和计算机网络将监视飞行载荷 、环 境及结构完整性 。这 些措施可以简单 地告诫驾驶 员飞机结构的内部缺陷和结构已经失效的部位 , 或 者是机翼结冰超过规定重量值将影响飞行性能 , 是 否需要采取措施 , 如除冰等 。在军舰方面也需要智 能表层 , 它应能调整军舰的 外壳特性 , 减少和改变 舰上发出的声音 , 使敌方声纳检测不到军舰的声讯 号 。同时将军舰表皮模仿成海豚皮肤样式 , 可减少 阻力 , 也要求表层材料本身 能够做到自诊 断 、自适 应 、自修复 。 2.2 土木工程中的应用
3 未来的研究发展与方向
3.1 新的控制方法的研究 由于智能结构系统维数高 , 含有未建模动态特
性及参数不确定性等 , 研究面向低阶鲁棒控制器设 计的辨识方法及模型简化技 术等问题是具有 实际 意义的[ 24— 40] 。 一些 较新的 鲁棒控 制器设 计方法 。 如 H∞ 、μ、LMI、鲁棒变结构控制等在含有不确定性 结构控制中的应用 , 另外研究基于某类特殊结构的 振动控制机理与鲁棒控制算 法等都是有很强 的工 程应用前景的问题 。 3.2 新型的智能复合材料的研发
压电材料 是一种非常重要 的功能性 材料 。 压 电材料的正负压电效应均较高 , 频响范 围也较宽 , 而且还具有电致伸缩效应 , 这就使得压电材料用于 智能结构系统时 , 既可做为 传感元件 , 又可做为致 动元件 ;另一方面 , 压 电材料的压电效 应还具有较 好的线性 关系 , 并且 其输入 输出 的信号 均为 电信 号 , 易于量测和控制 , 而且压电材料的 制备技术也 日趋完善和成熟 。 因此 , 目前智能结构系统的研究 大多集中于将压电材料制成的感知元 件和致动元 件集成于母体结构中的压电类智能结构领域 [ 4— 6] 。 1.2.2 优化准则
58 88
科 学 技 术 与 工 程
8卷
2 智能结构的实际工 程意义
2.1 军事领域中的应用 智能材料在军事应用中具有很大的潜力 , 其研
究 、开发和利用 , 对未 来武器装备的发 展将产生重 大影响 。目前 , 在各种军事 领域中 , 智 能材料的应 用主要涉及到以下几个方面[ 11— 15] : 2.2.1 智能蒙皮
1 智能结构的组成与 特性
1.1 智能结构的基本思想 智能结构 , 就是指集内嵌或附着在基体上的传
感器 、致动器 、控制器 以及相应的配套 辅助系统为
2008年 7 月 15日收到 作者简介 :张建辉 , 男 , 研究方向 :军队管理 。
一体 , 且具有人们所希望的一些仿生功能的结构或 部件 。振动控制领域的智能结构 , 能感知其所受到 的刺激 , 并通过控 制器和致动器 做出恰当的反应 , 快速抑制振动 , 使结构始终处于 最佳工作状态 [ 1] , 典型的智能结构如图 1所示 。
中图法分类号 TB535 TP29; 文献标志码 A
结构振动特别是过度的振动会产 生严重的后 果 , 使结构发生多种形式的破坏 。 振动噪声还影响 附近工作人员的舒适性 , 损坏健康 。 结构振动及其 防治标准亦是环境保护 的一个重要方 面 。 传统的 结构一经设计制造完毕 , 其动力特性也 随之确定 , 很难在短时间内做较大的调整 , 但有时在满足结构 强度 、稳定性要求的同时 , 振动会变成 一个突出的 问题 , 这使得对结构的振动进行抑制成为振动工程 领域一个热门的研究课 题 。 智能结构 就是为了解 决以上问题而产生的 。
传感器与致动器 的优化配置成为 振动主动控 制中一个非常重要的问 题 。 合理的布 置传感器与 致动器可以在较小耗能情况下最大限 度的抑制振 动 ,相反不合理的布置将影响系统识别参数的精 度 , 同时可能使控制系统性 能恶化 , 甚 至导致系统 不稳定 。目前 , 主要有以下优化配置方法 :
1)基于系统可 控性和可观性的准 则 。 对于完 全可控和可观的系统 , 将可控性与可观性矩阵转换 到平衡坐标下 , 得到可以同时表示系统可控和可观 的格兰姆 Hankel矩阵 , 其奇异值的大小用来度量系 统的可控性和可观性 ;
智能结构系统可以消除结构的有害振动 , 减轻 对电子系统的干扰 , 提高系统的可靠性 。 智能结构 用于汽车工业 、航空工业等 , 可以提高舒适性 、减少 振动对结构产生的破坏 。 振动控制应用于舰艇 , 可 以抑制噪声传播 , 提高潜艇和军舰的隐身性能 。 国 外正在研究的具有减振降噪 功能的智能结构 主要 由压电陶瓷 、形状记忆合金和电致伸缩等新材料制 成 。 如 Lord公司用超磁致伸缩材料研制的一套智 能减振系统 , 安装在 飞机发动机支架 上 , 使机 舱内 的噪声减小 20dB以上 。将压电材料置入飞机机身 内 , 当飞机遇到强气 流而振动时 , 压电材料便 产生 电流 , 使舱壁发生和 原来振动方向相 反的振动 , 抵 消气流引起的振动噪音 [ 19— 23] 。
图 百度文库 智能结构示意图
1.2 智能结构的关键问题 智能结构中 , 智能材料 以及其配置 、控制器 以
及其结构集成是智能结构的四个关键技术 [ 2, 3] 。 1.2.1 智能材料
智能材料系 统根据其功能 特点可划分为 两大 类 :一类是对外界或内部的刺激强度 , 如应力 、应变 及物理 、化学 、光 、热 、电 、磁 、辐射等作用具有 感知 功能的材料 , 通称为感知材料 。 这类材料主要有光
传感器和致动器 优化配置的研究 也是目前急 需解决的问题 。 未来 的研究将主要集 中在传感器 和致动器的数量 、位置与厚度上 。 在结构系统设计 阶段就考虑控制增益 、传感器与致动器位置的优化 问题[ 50— 51] , 实现结构与控制系统的一体化设计 , 是 一个值得研究的课题 。
参 考 文 献
第 8卷 第 21期 2008年 11月
16 71-181 9(2 008)2 1-58 86-05
科 学 技 术 与 工 程
ScienceTechnologyandEngineering
Vol.8 No.21 Nov. 2008
2008 Sci.Tech.Engng.
综 述
1 DongXingjian, MengGuang, PengJuanchun.Vibratoncontrolofpiezoelectricsmartstructuresbesedonsystemidentificationtechnique: Nuemicalsimulationandexperimentalstudy.JournalofSoundand Vibration, 2006;297:680— 693
21 期
张建辉 :智能结构的研究现状及其前景展望
58 87
导纤维 、压电陶瓷 、压电高分子材料 、形状记忆合金 及其它各种类型的传感材料 , 其中尤以光导纤维最 为重要 。另一类是能 对外界环境条件 或内部状态 发生变化时做出响应或驱动的材料 , 如形状记忆合 金 、压电材料 、电 致伸缩材料 、磁致伸缩材 料 、电流 变体 、磁流变体和功能凝胶等 。
1.2.4 集成技术 智能结构集 成传感器 、致动器和控 制器后 , 产
生了许多新的数 学力学问题 。 如结构埋入和 粘贴 传感器 、致动器和控制器后与结构本体材料之间的 相互作用与耦合机理及其 微观力学性 、运动 、变形 等响应与集成元件性能 、涂层 、位置 、方向和界面之 间的关系 , 因为要 接收 、处 理 、控制振 动 , 所以 还涉 及到结构的疲劳 、稳 定 、寿命和 失效问题及埋 入与 粘贴技术 。如何解决这些问题 , 是未来研究的重点 方向之一 。
3)基于控制和 观测溢出的配置准 则 。 按模态 传感器的观测溢出最小优化敏感片的尺寸和位置 , 对致动片按实现指定模态控制力所需 能量以及控 制溢出能量最小来优化压电致动片的尺寸和位置 ;
对于智能结构而言 , 一套完整的控制系统由以 下部分组成 :信号放大装置 、功率放大器 、数据采集 系统 、中央处理系统 。 其中 , 数 据采集系统目 前使 用较多的是 A/D数据采集系统 , 同时配一套控制算 法为核心的中央控制软件 , 典型的控制系统如图 2 所示 。
图 2 智能悬臂梁控制装置图
目前影响智 能结构实用研 究发展的重要 问题 之一是所经常采用的压电材料 、磁致伸缩材料等均 存在诸如响应速度不够快 、严重非线性等问题 。 因 此智能复合材料结构的制作 是一项困难而又 急待 解决的问题 。 有待于开发 出能耗低 、应变大 、频带
21 期
张建辉 :智能结构的研究现状及其前景展望
58 89
不仅是飞机 , 其它飞行器如火箭 、卫星 、潜水艇 等的表皮都应有随外界条件变化而变 化以及探测 周围环境的能力 , 具有这样功能的表皮称为智能表 皮 。未来飞机蒙皮可以赋予机翼更好的作用 , 由于 采用智能材料系统 , 它可以检测飞行速度 、温度 、湿 度等各种气象条件 , 并能 对变化的环境 做出反应 , 如改变机翼形状等 。 另一功能是适合 于当前的电 子战 , 即具有识别 、人为干扰 、隐蔽通讯 、威胁警告 和电子保障系统 。 对于材料内部的缺陷和损伤 , 智 能表层能进行自诊断 、自修复 、自适应 , 还能抑制噪 声和振动 , 对于 航空 航天飞 行器 座舱能 够自 动通 风 、保暖和冷却 。 2.2.2 结构检测和寿命预测
一般工业技术
智能结构的研究现状及其前景展望
张建辉
(中国人民解放军 65307部队 , 吉林市 132002)
摘 要 智能结构是 指在基体结构中使用智能材料做为传 感和驱 动元件的 新型结 构 , 它不仅 具有自 感知 、自适应 、自 诊断和 自修复的优点 , 而且还具有集传感和驱动一体化的优越特性 。 近年来 , 智能结构 振动控制技 术已被广泛 应用到军 事 、机械 、医 学 、等领域 。 本文介绍了智能结构的概况 , 对目前智能结构在 振动控 制领域 的应用 现状进行 了回顾 , 最 后指出 了今后 需要解 决的主要问题和发展 方向 。 关键词 智能结构 智能材料 振动控制
大型土木工程结构在服役过程中 , 不可避免地
会发生损伤及危险 , 因此对结构进行健康监测及诊 断具有重要意义 。 智能结构是一种仿生体系 , 可用 于实时测量结构内部的应变 、温度 、裂纹 , 探测疲劳 和损伤情况 , 从而对 结构进行监测 , 迅速处理 突发 事故 , 并自动调节及 控制 , 在发 生危险时能自 己保 护自己 , 使整个结构处于安全状态 [ 16— 18] 。 2.3 振动控制中的应用
宽 、力学 性能 优 越 、稳 定 性和 寿 命 高的 新 型 智能 材料[ 41— 49] 。 3.3 系统集成技术的研究
目前,大多数智能结构仅具有传感功能 , 其处 理和控制 功能还 需外接 , 往 往是 一个包 含众 多功 放 、滤波 、A/D、D/A等的庞大系统 , 这对于实际的应 用而言是不便的 。因 此开发高精度的 传感器以及 研究有效的信号采集和处理技术也显得至关重要 。 3.4 传感器 /致动器优化的研究
4)应变能准则 。 该准则的基本思 想是具有较 大模态应变能的自由度其响应也比较大 , 传感器和
致动器配置在模态应变最大处 ; 5)其它准则 。如最优控制代价最小准则 、性能
指标的期望值最小准则 、可靠性准则 、模态坐 标提 取精度准则等 [ 7— 10] 。 1.2.3 控制系统
智能结构的 振动控制系统 一般由分布式 微处 理器和中央处理器组成 , 它是智能结构控制系统的 神经中枢 , 其控制对象就是结构本身 。 由于智能结 构本身是分布式强耦合的非线性系统 , 且所处的环 境具有不确定性与时变性 , 因此 , 要求控制系 统能 自己形成控制规律 , 快速完成优化过 程 , 具有 实时 性和在线性[ 11— 15] 。
为了保证飞行安全 , 无论是民用还是军用飞机 都必须随时监测 , 甚至离开服役现场检测大修 。飞 机结构中埋入传 感器 , 它将 与人工智能 、信号处理 器和适当的计算机硬件一起 , 连续及时地评价飞机 结构的状态和完整性 , 以防止发生突发性灾难 。这 些埋入的传感器和计算机网络将监视飞行载荷 、环 境及结构完整性 。这 些措施可以简单 地告诫驾驶 员飞机结构的内部缺陷和结构已经失效的部位 , 或 者是机翼结冰超过规定重量值将影响飞行性能 , 是 否需要采取措施 , 如除冰等 。在军舰方面也需要智 能表层 , 它应能调整军舰的 外壳特性 , 减少和改变 舰上发出的声音 , 使敌方声纳检测不到军舰的声讯 号 。同时将军舰表皮模仿成海豚皮肤样式 , 可减少 阻力 , 也要求表层材料本身 能够做到自诊 断 、自适 应 、自修复 。 2.2 土木工程中的应用
3 未来的研究发展与方向
3.1 新的控制方法的研究 由于智能结构系统维数高 , 含有未建模动态特
性及参数不确定性等 , 研究面向低阶鲁棒控制器设 计的辨识方法及模型简化技 术等问题是具有 实际 意义的[ 24— 40] 。 一些 较新的 鲁棒控 制器设 计方法 。 如 H∞ 、μ、LMI、鲁棒变结构控制等在含有不确定性 结构控制中的应用 , 另外研究基于某类特殊结构的 振动控制机理与鲁棒控制算 法等都是有很强 的工 程应用前景的问题 。 3.2 新型的智能复合材料的研发
压电材料 是一种非常重要 的功能性 材料 。 压 电材料的正负压电效应均较高 , 频响范 围也较宽 , 而且还具有电致伸缩效应 , 这就使得压电材料用于 智能结构系统时 , 既可做为 传感元件 , 又可做为致 动元件 ;另一方面 , 压 电材料的压电效 应还具有较 好的线性 关系 , 并且 其输入 输出 的信号 均为 电信 号 , 易于量测和控制 , 而且压电材料的 制备技术也 日趋完善和成熟 。 因此 , 目前智能结构系统的研究 大多集中于将压电材料制成的感知元 件和致动元 件集成于母体结构中的压电类智能结构领域 [ 4— 6] 。 1.2.2 优化准则
58 88
科 学 技 术 与 工 程
8卷
2 智能结构的实际工 程意义
2.1 军事领域中的应用 智能材料在军事应用中具有很大的潜力 , 其研
究 、开发和利用 , 对未 来武器装备的发 展将产生重 大影响 。目前 , 在各种军事 领域中 , 智 能材料的应 用主要涉及到以下几个方面[ 11— 15] : 2.2.1 智能蒙皮
1 智能结构的组成与 特性
1.1 智能结构的基本思想 智能结构 , 就是指集内嵌或附着在基体上的传
感器 、致动器 、控制器 以及相应的配套 辅助系统为
2008年 7 月 15日收到 作者简介 :张建辉 , 男 , 研究方向 :军队管理 。
一体 , 且具有人们所希望的一些仿生功能的结构或 部件 。振动控制领域的智能结构 , 能感知其所受到 的刺激 , 并通过控 制器和致动器 做出恰当的反应 , 快速抑制振动 , 使结构始终处于 最佳工作状态 [ 1] , 典型的智能结构如图 1所示 。
中图法分类号 TB535 TP29; 文献标志码 A
结构振动特别是过度的振动会产 生严重的后 果 , 使结构发生多种形式的破坏 。 振动噪声还影响 附近工作人员的舒适性 , 损坏健康 。 结构振动及其 防治标准亦是环境保护 的一个重要方 面 。 传统的 结构一经设计制造完毕 , 其动力特性也 随之确定 , 很难在短时间内做较大的调整 , 但有时在满足结构 强度 、稳定性要求的同时 , 振动会变成 一个突出的 问题 , 这使得对结构的振动进行抑制成为振动工程 领域一个热门的研究课 题 。 智能结构 就是为了解 决以上问题而产生的 。
传感器与致动器 的优化配置成为 振动主动控 制中一个非常重要的问 题 。 合理的布 置传感器与 致动器可以在较小耗能情况下最大限 度的抑制振 动 ,相反不合理的布置将影响系统识别参数的精 度 , 同时可能使控制系统性 能恶化 , 甚 至导致系统 不稳定 。目前 , 主要有以下优化配置方法 :
1)基于系统可 控性和可观性的准 则 。 对于完 全可控和可观的系统 , 将可控性与可观性矩阵转换 到平衡坐标下 , 得到可以同时表示系统可控和可观 的格兰姆 Hankel矩阵 , 其奇异值的大小用来度量系 统的可控性和可观性 ;
智能结构系统可以消除结构的有害振动 , 减轻 对电子系统的干扰 , 提高系统的可靠性 。 智能结构 用于汽车工业 、航空工业等 , 可以提高舒适性 、减少 振动对结构产生的破坏 。 振动控制应用于舰艇 , 可 以抑制噪声传播 , 提高潜艇和军舰的隐身性能 。 国 外正在研究的具有减振降噪 功能的智能结构 主要 由压电陶瓷 、形状记忆合金和电致伸缩等新材料制 成 。 如 Lord公司用超磁致伸缩材料研制的一套智 能减振系统 , 安装在 飞机发动机支架 上 , 使机 舱内 的噪声减小 20dB以上 。将压电材料置入飞机机身 内 , 当飞机遇到强气 流而振动时 , 压电材料便 产生 电流 , 使舱壁发生和 原来振动方向相 反的振动 , 抵 消气流引起的振动噪音 [ 19— 23] 。
图 百度文库 智能结构示意图
1.2 智能结构的关键问题 智能结构中 , 智能材料 以及其配置 、控制器 以
及其结构集成是智能结构的四个关键技术 [ 2, 3] 。 1.2.1 智能材料
智能材料系 统根据其功能 特点可划分为 两大 类 :一类是对外界或内部的刺激强度 , 如应力 、应变 及物理 、化学 、光 、热 、电 、磁 、辐射等作用具有 感知 功能的材料 , 通称为感知材料 。 这类材料主要有光
传感器和致动器 优化配置的研究 也是目前急 需解决的问题 。 未来 的研究将主要集 中在传感器 和致动器的数量 、位置与厚度上 。 在结构系统设计 阶段就考虑控制增益 、传感器与致动器位置的优化 问题[ 50— 51] , 实现结构与控制系统的一体化设计 , 是 一个值得研究的课题 。
参 考 文 献
第 8卷 第 21期 2008年 11月
16 71-181 9(2 008)2 1-58 86-05
科 学 技 术 与 工 程
ScienceTechnologyandEngineering
Vol.8 No.21 Nov. 2008
2008 Sci.Tech.Engng.
综 述
1 DongXingjian, MengGuang, PengJuanchun.Vibratoncontrolofpiezoelectricsmartstructuresbesedonsystemidentificationtechnique: Nuemicalsimulationandexperimentalstudy.JournalofSoundand Vibration, 2006;297:680— 693
21 期
张建辉 :智能结构的研究现状及其前景展望
58 87
导纤维 、压电陶瓷 、压电高分子材料 、形状记忆合金 及其它各种类型的传感材料 , 其中尤以光导纤维最 为重要 。另一类是能 对外界环境条件 或内部状态 发生变化时做出响应或驱动的材料 , 如形状记忆合 金 、压电材料 、电 致伸缩材料 、磁致伸缩材 料 、电流 变体 、磁流变体和功能凝胶等 。
1.2.4 集成技术 智能结构集 成传感器 、致动器和控 制器后 , 产
生了许多新的数 学力学问题 。 如结构埋入和 粘贴 传感器 、致动器和控制器后与结构本体材料之间的 相互作用与耦合机理及其 微观力学性 、运动 、变形 等响应与集成元件性能 、涂层 、位置 、方向和界面之 间的关系 , 因为要 接收 、处 理 、控制振 动 , 所以 还涉 及到结构的疲劳 、稳 定 、寿命和 失效问题及埋 入与 粘贴技术 。如何解决这些问题 , 是未来研究的重点 方向之一 。