Adaptive Structures and Material Systems

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出版者:American Society of Mechanical Engineers
作者:Ga.) International Mechanical Engineering Congress and Exposition (1996
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1999-01
价格:USD 170.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780791819135
丛书系列:
图书标签:
  • Adaptive Structures
  • Smart Materials
  • Material Systems
  • Structural Engineering
  • Aerospace Engineering
  • Biomechanics
  • Control Systems
  • Mechanical Engineering
  • Optimization
  • Dynamics
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具体描述

《流变设计:现代建筑中的适应性材料与结构》 本书深入探讨了现代建筑领域中,材料科学与结构工程如何以前所未有的深度融合,催生出能够感知、响应并主动适应环境变化的“流变性”建筑系统。我们摒弃了传统僵化、静态的建筑观念,转而拥抱一种动态、生命化的设计哲学,旨在呈现能够实现能量优化、舒适度提升、甚至具备自我修复能力的未来建筑形态。 全书围绕“适应性”这一核心概念展开,系统性地梳理了当前在高性能复合材料、智能驱动系统、仿生学原理以及集成传感与控制技术等方面的最新研究成果和工程应用。我们不仅关注材料本身的创新,更着重于它们如何被组织、集成,进而构成能够响应外部刺激(如温度、湿度、光照、风力、甚至是振动)的复杂结构系统。 第一部分:材料的流变之源 本部分首先回溯了建筑材料的发展脉络,重点介绍了近年来涌现的一系列革命性材料。我们将详尽阐述: 智能响应聚合物与形状记忆合金: 探讨这些材料如何通过外部刺激(电、热、光等)改变其形态,从而实现主动式的结构调整,例如可变刚度梁、动态可调的表面纹理等。我们将分析它们的微观结构、宏观力学性能以及在建筑结构中的实际应用潜力,包括其响应速度、耐久性以及能量消耗等关键参数。 仿生自修复混凝土与纳米复合材料: 深入研究模仿生物体自我修复机制的材料技术,例如在混凝土中引入微胶囊或细菌,使其在开裂时能够释放修复物质,延长结构寿命,减少维护成本。同时,我们将考察纤维增强聚合物(FRP)、碳纳米管(CNT)等纳米级材料如何通过改变宏观力学属性,实现轻质高强、抗疲劳等优异性能,并探讨其在预制化、模块化建筑中的应用前景。 可调控光学与热工材料: 介绍能够根据环境变化主动调节透光率、反射率和保温性能的先进材料,如电致变色玻璃、热致变色涂料、相变材料(PCM)等。我们将分析这些材料的工作原理、能耗效率,以及它们如何协同工作,实现建筑的被动式节能和室内环境的智能调控,降低对传统HVAC系统的依赖。 第二部分:结构的动态编织 本部分将重心转移到这些先进材料如何在结构层面被组织和激活,形成具有适应性能力的建筑系统。我们将深入剖析: 可变形与自适应框架系统: 探讨利用新型铰接机制、柔性连接件以及可伸缩、可折叠构件,构建能够在不同工况下改变自身几何形状和力学行为的结构体系。我们将分析这些系统的动力学响应、稳定性以及在极端天气条件下的鲁棒性,并介绍其在可展开式建筑、动态遮阳系统等方面的最新研究进展。 集成传感与驱动的智能蒙皮: 详细阐述将分布式传感网络(温度、应力、形变等)与微型驱动器(例如压电陶瓷、形状记忆合金驱动器)集成到建筑外立面或内部结构中的概念。我们将讨论如何通过这些“智能蒙皮”实时监测环境变化,并即时触发局部的结构调整,以优化采光、通风、保温或结构安全性。例如,能够根据风力变化自动调整表面形状以减小风荷载的幕墙系统。 仿生连接与分布式协同机制: 借鉴自然界中连接方式(如骨骼关节、植物藤蔓缠绕)的智慧,研究如何设计具有高度灵活性和承载能力的连接节点。我们将探讨分布式控制算法和协同机制,使得建筑结构能够作为一个整体,感知并响应整体环境变化,实现如同生物体一般的高效与智能。例如,分析如何实现建筑各个构件之间的信息共享与协调响应,以达到整体最优的性能表现。 第三部分:集成与应用展望 在最后一部分,我们将汇集前两部分的知识,探讨这些适应性材料与结构系统在实际建筑设计中的集成策略和未来应用场景。 数字化设计与模拟仿真平台: 介绍支持流变性建筑设计的先进软件工具和计算方法,包括参数化建模、多物理场耦合仿真、拓扑优化以及机器学习在设计优化中的应用。我们将展示如何通过数字孪生技术,模拟建筑在不同生命周期和环境条件下的表现,并指导材料与结构的优化设计。 案例研究与未来趋势: 选取国内外在适应性建筑领域具有代表性的前沿项目进行深入剖析,分析其设计理念、技术实现以及面临的挑战。我们将讨论这些技术在未来城市建设中的广阔前景,例如能够自我调节的生态建筑、应对气候变化的韧性城市基础设施、以及为人类提供更舒适、健康生活环境的新型居住空间。 本书旨在为建筑师、结构工程师、材料科学家以及对未来建筑发展感兴趣的研究人员和学生提供一个全面、深入的视角。我们希望通过对“流变设计”理念的阐释和先进技术的梳理,激发创新思维,推动建筑行业向更加智能、可持续和以人为本的方向迈进。

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《Adaptive Structures and Material Systems》这本书,对于我这样一个对未来科技充满憧憬的读者来说,无疑是一次知识的盛宴。我一直对那些能够“聪明”地应对环境变化、拥有“生命力”的材料和结构非常着迷,而这本书就如同一个哆啦A梦的百宝袋,装满了各种令人惊叹的创意和技术。作者的叙述风格非常独特,他不仅仅是枯燥地罗列技术细节,而是将复杂的科学概念融入到引人入胜的故事和设想中,让我仿佛置身于一个未来的科技实验室。我尤其喜欢书中关于“感知”与“响应”耦合机制的深入剖析。书中详细介绍了各种类型的传感器和执行器,以及如何将它们巧妙地集成到材料和结构中,实现对外界环境的实时感知和精确响应。例如,能够根据空气质量变化而改变透气性的智能窗户,或者能够检测人体生理信号并自动调整支撑强度的智能床垫,这些都让我看到了科技如何能够真正地改善我们的生活。书中对“多模态自适应”的探讨也让我印象深刻。它不仅仅是单一维度的适应,而是能够同时应对多种环境因素的复杂变化。例如,能够同时抵御高温、紫外线辐射和化学腐蚀的智能防护服,或者能够根据光照强度、温度和湿度自动调节生长速率的仿生植物。这些复杂的系统设计和实现,都让我对材料科学与工程的未来充满了敬畏。此外,书中还探讨了“自组装”和“自修复”材料的最新进展,这些技术的发展,预示着我们未来将拥有更加高效、更加可持续的制造方式和产品。这本书不仅仅是一本知识性的读物,更是一次思想的洗礼,它让我对材料科学的未来有了更深刻的理解和更宏大的想象。

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《Adaptive Structures and Material Systems》这本书,绝对是一部为未来材料科学与工程领域爱好者量身打造的百科全书!我一直对那些拥有“生命力”、能够“自我调整”的智能材料和结构充满了好奇,而这本书就恰如其分地满足了我对这一领域的深切渴望,并用严谨的科学理论和丰富的实践案例,将我的好奇心转化为知识的满足。作者的叙述方式非常引人入胜,他能够将那些看似晦涩难懂的科学原理,通过生动形象的比喻和引人入胜的案例,变得浅显易懂,让我能够轻松地理解并深入其中。我尤其喜欢书中对“反馈控制”机制在自适应系统中的应用。它不仅仅是被动地响应,而是通过不断地检测环境变化,并根据预设的算法进行调整,从而实现最优化的性能。例如,能够根据人体的运动轨迹,自动调整支撑强度的智能跑鞋,或者能够根据空气流动的变化,自动改变形状以减小阻力的飞机机翼。这些都让我看到了“主动适应”的强大力量。书中对“自组织”与“自修复”材料的探索也让我印象深刻。它不仅仅是简单的材料设计,而是通过材料自身的内在属性,实现结构的自发形成和损伤的自我修复。例如,能够模仿生物体内细胞生长和分化的自组装材料,或者能够利用微胶囊释放愈合剂,在裂纹处形成新材料的自愈合涂层。这些都让我对材料的“生命周期”和“可持续性”有了全新的认知。此外,书中对“多功能集成”与“智能化应用”的结合也极具前瞻性。作者探讨了如何将多种自适应功能集成到单一材料或结构中,并将其应用于更广泛的领域。例如,能够同时感知温度、湿度并释放香氛的智能室内装饰材料,或者能够根据使用者的需求,自动调整其硬度和弹性的智能家具。这本书不仅仅是一部知识性的宝库,更是一次对未来科技发展方向的深刻洞察,它让我对材料科学与工程的未来充满了无限的憧憬和探索的动力。

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《Adaptive Structures and Material Systems》这本书,就像是为我打开了一扇通往未来科技大门的神奇钥匙!我一直对那些能够“自我调节”、“自我修复”的材料和结构充满了好奇,而这本书就恰恰满足了我对这一领域的所有幻想,并提供了坚实的科学依据。作者的叙述风格非常流畅且富有感染力,他能够将复杂的科学概念,通过清晰的逻辑和生动的案例,变得通俗易懂,让我沉浸其中,学习的热情一发不可挡。我尤其喜欢书中对“响应性设计”理念的阐述。它不仅仅是被动地应对环境变化,而是主动地根据预设的逻辑和目标,进行优化和调整。例如,能够根据人体工学原理,自动调整姿态的智能座椅,或者能够根据使用者的习惯,优化性能的智能工具。这些应用场景的设想,让我看到了科技如何能够更加个性化、更加人性化地服务于人类。书中对“多尺度自适应”的深入剖析也让我印象深刻。它不仅仅是在宏观层面上的变化,而是能够从材料的微观结构,到整体的宏观形态,实现协同的自适应。例如,能够根据温度变化,在分子层面改变其排列方式,从而宏观上改变其导电性的智能材料,或者能够根据应力分布,在内部产生微小形变,从而宏观上改变其刚度的智能结构。这些都让我对材料的“无限可能”有了全新的认识。此外,书中对“可持续发展”和“环境责任”的关注也让我倍感赞同。作者强调了开发可循环利用、低能耗的自适应材料的重要性,以及如何利用自适应系统来减少资源浪费和环境污染。例如,能够从空气中提取水分的自适应膜,或者能够利用工业废热进行自我供能的智能涂层。这本书不仅仅是一部知识性的宝典,更是一份关于如何构建更美好、更可持续的未来的行动指南。

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《Adaptive Structures and Material Systems》这本书,对我来说,简直是一次心灵的震撼和思想的启迪!我一直对那些能够“进化”和“自我优化”的智能材料和结构充满了向往,而这本书就如同一个无尽的知识宝库,为我揭示了这一领域的无限奥秘。作者的写作风格非常独特,他不仅仅是枯燥地罗列技术细节,而是将复杂的科学概念,通过引人入胜的案例和充满想象力的设想,串联成一个令人着迷的故事。我特别欣赏书中对“非线性响应”的深入研究。它不仅仅是简单的比例关系,而是能够根据输入的变化,产生复杂且不可预测的输出,从而实现更加精妙和强大的自适应能力。例如,能够根据外界的力学刺激,在材料内部产生自组织结构的智能材料,或者能够根据环境的复杂变化,自动调整其工作模式的自适应系统。这些都让我对材料的“混沌之美”有了全新的认识。书中对“分布式传感与驱动”的阐述也让我耳目一新。它不仅仅是将传感器和执行器集中在一个地方,而是将它们分散到材料和结构的各个角落,实现更加全面、更加精密的感知和响应。例如,遍布整个建筑表面的传感网络,能够实时监测风力、温度和湿度,并据此调整建筑的形态;或者集成到服装中的微型驱动器,能够根据人体的运动姿态,提供个性化的支撑和保护。这些都让我看到了“分散式智能”的巨大潜力。此外,书中对“能量自给”与“环境适应”的融合也极具前瞻性。作者探讨了如何设计出能够利用环境中的能量(如太阳能、风能、热能)来驱动自身运行,并能够根据环境的变化,自动调整其性能的自适应系统。例如,能够利用光照强度来调整其透明度的智能玻璃,或者能够利用温差来产生电能并驱动自身修复的智能涂层。这本书不仅仅是一部技术指南,更是一份关于如何创造一个更加智能、更加可持续、与自然和谐共生的未来的宣言。

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《Adaptive Structures and Material Systems》这本书,绝对是为那些渴望了解未来材料科学与工程前沿的读者量身打造的。我一直对“智能化”材料和结构充满了好奇,而这本书就像是为我揭开了那层神秘的面纱。作者的写作风格非常严谨,但又不失趣味性,他能够将深奥的科学原理用清晰的逻辑和生动的语言娓娓道来。我特别喜欢书中对“响应性”材料的分类和分析,从最简单的温度敏感型材料,到复杂的多稳态材料,再到能够执行复杂任务的驱动材料,书中都进行了详尽的介绍。例如,关于形状记忆合金的部分,我不仅了解了它的基本原理,还看到了它在航空航天、机器人和医疗器械等领域的广泛应用,例如能够根据体温自动展开的药物释放装置,或者能够在受力后恢复原状的飞机部件,这些都让我感到非常震撼。书中对“结构性自适应”的探讨也让我耳目一新。它不仅仅是材料本身的改变,更是将材料的自适应能力与整体结构的协同作用相结合。我看到了如何设计出能够根据载荷变化自动调整形状和刚度的桥梁,或者能够根据风力改变形状以减少阻力的建筑,这些都体现了工程智慧的极致。此外,书中对“生物启发式自适应”的讨论也极具启发性。通过模仿自然界中生物体的适应机制,我们可以创造出更加高效、更加可持续的自适应系统。例如,模仿植物叶片的光合作用来设计能够自我修复和能源收集的材料,或者模仿动物的运动方式来设计出柔性、灵活的机器人。本书的理论深度和实践广度都非常令人惊叹,它不仅能够满足我对知识的渴望,更能激发我去思考未来的无限可能。

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哇,这本书《Adaptive Structures and Material Systems》简直打开了我的新世界大门!我一直对那些能够根据外部环境变化而自我调整的结构和材料深感兴趣,而这本书就如同一个宝藏,提供了海量的信息和深入的见解。从最基础的生物仿生学原理,到复杂的智能材料的微观结构设计,再到宏观工程应用的可能性,这本书都进行了极其详尽的阐述。作者的专业知识毋庸置疑,他能够将如此复杂的技术概念,通过清晰的语言和图表,解释得通俗易懂,这对于我这个非专业背景的读者来说,简直是福音。我尤其喜欢书中关于“主动式”和“被动式”自适应系统的区分,以及它们各自的优缺点和适用场景。例如,在描述“主动式”自适应系统时,书中详细讲解了如何利用传感器、控制器和执行器来实现实时反馈和调整,这让我联想到未来智能建筑如何能够根据天气变化自动调节遮阳板的角度,或者桥梁如何在检测到异常振动时改变其刚度。而“被动式”自适应系统则通过材料本身的固有属性来实现适应,比如形状记忆合金或压电材料,它们在温度、压力或电场的变化下能够发生可逆的形变,这在减震器、驱动器甚至仿生肌肉的应用前景让我感到惊叹。书中还穿插了许多真实的案例研究,比如用于航空航天的自适应机翼,能够根据气流优化升力;以及用于医疗领域的自适应支架,能够随着骨骼的生长而调整形状。这些案例不仅增加了本书的实用性,也让我对这项技术在现实世界中的潜力有了更直观的认识。总而言之,这本书是一部关于未来科技的百科全书,它激发了我无穷的想象力,并为我提供了一个坚实的理论基础去探索更广阔的研究领域。它不仅仅是一本书,更是一次思想的启迪之旅。

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这本《Adaptive Structures and Material Systems》真是让人大开眼界!我一直对那些能够“聪明”地应对变化的材料和结构感到着迷,而这本书正好满足了我所有的好奇心。它不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的向导,带领我穿越错综复杂的自适应系统领域。作者的叙述方式非常引人入胜,他没有仅仅停留在理论层面,而是将抽象的概念通过生动形象的比喻和引人入胜的案例串联起来。我印象最深刻的是书中关于“多功能性”和“集成化”的讨论,这不仅仅是简单的材料组合,而是将感知、决策和响应的功能融为一体,创造出前所未有的性能。例如,书中详细介绍了如何设计出能够同时检测温度、湿度甚至化学成分变化的智能涂层,并根据这些信息改变颜色或释放特定物质,这对于环境监测、智能包装甚至医疗诊断都具有革命性的意义。此外,书中对“自愈合材料”的深入探讨也让我颇受启发。想象一下,如果我们的建筑物、汽车甚至电子设备都能在遭受损伤后自行修复,那将是多么惊人的进步!书中详细介绍了不同类型的自愈合机制,包括微胶囊释放愈合剂、血管网络输送愈合材料以及材料本身的化学反应等,并对它们的效率、耐久性和应用限制进行了客观的分析。读到这里,我脑海中浮现出未来我们生活在一个更加可持续、更少浪费的世界,因为损坏的物品不再需要被丢弃,而是能够自我修复,焕发新生。本书的另一大亮点在于它对“能源收集与自适应”的融合。作者阐述了如何设计出能够同时吸收环境能量(如太阳能、振动能)并利用这些能量驱动自适应功能的系统,这为实现真正的自主运行的智能设备奠定了基础。例如,在偏远地区部署的自适应监测站,能够依靠太阳能供电,并根据环境变化自动调整其传感器的工作模式。这本书不仅让我学到了知识,更激发了我对未来科技的无限憧憬和探索的欲望。

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《Adaptive Structures and Material Systems》这本书,彻底颠覆了我对材料与结构设计的固有认知!我一直梦想着能够创造出那些能够像生命体一样,自主感知、适应和演化的智能材料和结构,而这本书则为我描绘了这幅令人激动人心的蓝图。作者的写作风格极具洞察力,他能够将跨学科的知识融会贯通,用清晰的语言和生动的例子,为我揭示了自适应系统设计的核心原理和前沿技术。我特别着迷于书中关于“智能执行器”的详细讲解。它们不仅仅是简单的机械装置,而是能够将电、热、光、磁等能量转化为精确的机械运动,从而驱动材料和结构的变化。例如,利用形状记忆合金制造的仿生肌腱,能够模仿生物肌肉的收缩和舒张,实现柔性、高效的运动;或者利用压电陶瓷驱动的微机器人,能够在微观世界中执行复杂的任务。这些都让我看到了“微观智能”的巨大潜力。书中对“结构健康监测”与“主动修复”的结合也让我印象深刻。它不仅仅是检测结构的损伤,而是能够利用自适应材料和结构,在损伤发生的同时,进行实时的修复和加固。例如,在受力变形时,能够自动改变其内部结构的材料,或者在出现裂纹时,能够自动释放修复剂的智能涂层。这些都让我对结构的“生命周期”和“可靠性”有了全新的认识。此外,书中对“人机共生”与“环境协同”的探讨也极具前瞻性。作者探讨了如何设计出与人类生活环境和谐共存,并能够为人类提供更加舒适、安全、高效体验的自适应系统。例如,能够根据使用者的情绪变化,自动调整室内光照和音乐的智能空间,或者能够与人类协作,共同完成复杂任务的机器人。这本书不仅仅是一部科学著作,更是一次对未来生活方式的深刻反思和大胆畅想。

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《Adaptive Structures and Material Systems》这本书,给我带来了前所未有的震撼和启发!我一直对那些能够“进化”和“自我调整”的材料和结构充满好奇,而这本书就像是一位博学的导师,用清晰的语言和丰富的案例,为我揭示了这一领域的无限可能。作者的写作风格非常严谨而富有逻辑,他能够将抽象的科学原理,通过生动的图表和形象的比喻,变得易于理解。我尤其喜欢书中对“智能材料”的分类和应用探索。从最基础的形状记忆合金和压电陶瓷,到更加前沿的液晶弹性体和磁流变液,书中都进行了详细的介绍,并阐述了它们在驱动、传感、减震等方面的广泛应用。我脑海中不禁浮现出未来车辆能够根据路面情况自动调整悬挂系统,或者建筑能够根据地震强度自动改变结构形态的场景。书中对“自适应结构”的设计理念和实现方式也让我大开眼界。它不仅仅是简单地堆砌材料,而是通过精巧的结构设计和材料的协同作用,实现结构的动态响应。例如,能够模仿生物肌肉的驱动结构,或者能够根据载荷分布自动改变形状的仿生桁架。这些都体现了工程智慧的精髓。此外,书中对“可持续性”和“环境友好性”的关注也让我印象深刻。作者强调了开发可再生、可降解的自适应材料的重要性,以及如何利用自适应系统来降低能源消耗和减少环境污染。例如,能够根据季节变化自动调节保温性能的建筑外墙,或者能够收集太阳能并用于驱动自身修复的智能涂层。这本书不仅满足了我对知识的渴求,更激发了我对未来科技发展方向的思考和探索的动力。

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《Adaptive Structures and Material Systems》这本书,对我而言,简直是一场关于未来材料与结构创新的思想盛宴!我一直对那些能够“感知”、“思考”并“行动”的智能材料和结构抱有极大的兴趣,而这本书恰恰满足了我所有的期待,甚至超出了我的想象。作者的叙述方式,既有科学的严谨性,又不乏艺术的灵动感,他能够将那些听起来晦涩难懂的科学原理,通过引人入胜的案例和清晰的图表,娓娓道来,让我沉浸其中,欲罢不能。我特别赞赏书中对“功能集成”的深入探讨。它不仅仅是将不同的材料简单地叠加,而是将传感、计算、驱动等多种功能巧妙地融为一体,创造出前所未有的高性能材料和结构。例如,能够根据周围环境释放特定药物的智能药物载体,或者能够同时监测空气质量并改变颜色示警的智能传感器。这些应用场景的设想,让我看到了科技如何能够更加深入地渗透到人类生活的方方面面。书中对“动态可重构性”的阐述也让我耳目一新。它不仅仅是简单的变形,而是能够根据外界刺激,在微观层面乃至宏观层面,实现形态、结构甚至功能的重塑。例如,能够模仿生物体生长和发育过程的自组装材料,或者能够根据任务需求,自动改变形状和刚度的柔性机器人。这些都让我对材料的“生命力”有了全新的认识。此外,书中对“人机交互”与“仿生学”的融合也极具启发性。作者探讨了如何借鉴自然界的神奇智慧,设计出更高效、更适应性强的智能系统,并将其与人类的交互方式相结合,创造出更加和谐、更加智能的未来。这本书不仅仅是一部科普读物,更是一份对未来世界的深刻洞察,它让我对材料科学与工程的未来充满了无限的憧憬和探索的渴望。

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