土木工程智能材料的应用发展研究
智能材料与结构在土木工程领域应用研究
J IAN SHE YAN JIU技术应用232智能材料与结构在土木工程领域应用研究Zhi neng cai liao yu jie gouzai tu mu gong cheng ling yu ying yong yan jiu吴雯土木工程结构规模较大，智能材料与结构在土木工程领域的应用可以增强工程结构与基础设施的安全性，有效减少混凝土结构的维修成本。
基于此，本文主要对智能材料与结构在土木工程领域中的应用作了简要的分析和论述，希望给相关研究人员带来参考价值。
智能材料与结构这个概念最早提出在1989年，它是一种对环境具有可感知、可响应等功能的新材料。
智能材料与结构是一门新兴学科。
近年来，随着智能材料与结构的发展，智能材料应用的范围也越来越广，国内外专家学者对智能材料的相关研究也在不断深入，逐渐成为工程学科发展的前沿。
一、智能材料与结构的基本概念智能材料与结构，顾名思义，这种材料与结构具有智能性。
目前，在工程领域所使用的智能材料与结构的智能性主要体现在其具有感知和控制等功能上，这种复合材料能像生物体一样感知到环境中各项因素的变化，并且其能够将有关信息进行传输，工作人员可以根据相关信息来判断结构状态。
原构件本身没有感知功能，它主要通过融入材料使新的复合材料具有感知环境状况的功能。
融入材料也应具备对环境参数的敏感性。
此外，智能材料与结构还能在材料与结构中传输各种信息，其具有体积小，传输信息量大的特点，目前比较常用的传递方法是通过光导纤维来传递信息。
智能材料与结构的智能性主要体现在其与普通功能材料的区别上，除了上面所述的能敏感、传输环境参数外，它还具有分析、判断环境参数的性质与变化的功能，经过“训练”的智能材料与结构能够实现上述功能。
近年来，随着计算机技术的发展，人们尝试通过在智能材料与结构中植入小型电脑芯片，将材料的敏感信息通过神经网络传输到计算机系统中，以实现更多智能特性。
智能材料与结构中的超小芯片可以控制微型驱动系统，它具有很强的自适应特性，当环境中的温度、湿度等发生变化时，它能够自动适应，同时它具有自修复功能，如果构件发生损伤，它可以自行修复，省去了很多麻烦。
土木工程中的智能材料应用
土木工程中的智能材料应用土木工程作为一门古老而又不断创新的学科，一直在不断寻求新的材料和技术来提高建筑物的性能、安全性和可持续性。
近年来，随着科技的发展，智能材料作为一种新型材料，逐渐在土木工程领域崭露头角，为工程建设带来了全新的可能性。
本文将探讨土木工程中智能材料的应用，以及这些应用给土木工程带来的影响和未来发展方向。
智能材料，顾名思义，是一种具有智能功能的材料，能够感知外部环境的变化并做出相应的响应。
在土木工程中，智能材料的应用可以带来诸多好处，比如提高建筑物的安全性、延长使用寿命、降低维护成本等。
下面将从智能材料在结构健康监测、减灾防灾、节能环保等方面的应用展开讨论。
首先，智能材料在土木工程中的一个重要应用领域是结构健康监测。
传统上，建筑物的结构健康监测主要依靠人工巡检和定期检测，这种方式存在着盲区和不足。
而智能材料的引入可以实现对建筑结构的实时监测，通过感知结构的变形、应力、温度等参数，及时发现结构的异常情况，预防事故的发生。
比如，利用智能传感器监测桥梁的变形和裂缝情况，可以提前发现潜在的安全隐患，保障桥梁的安全运行。
其次，智能材料在减灾防灾方面也有着重要的应用。
地震、飓风、洪水等自然灾害给建筑物带来了严重的破坏，而智能材料的运用可以大大提高建筑物的抗灾能力。
例如，利用智能阻尼材料可以减小建筑物在地震中的振动幅度，减少结构破坏的可能性；利用智能感温材料可以在火灾发生时释放水蒸气，减缓火势蔓延的速度，增加人员疏散的时间，提高建筑物的火灾安全性。
此外，智能材料在节能环保方面也有着广泛的应用前景。
建筑物的能耗一直是一个全球性的问题，而智能材料的运用可以有效地降低建筑物的能耗。
比如，利用智能玻璃可以根据外部光照自动调节透光度，减少空调的使用，降低能耗；利用智能保温材料可以根据室内外温度自动调节保温效果，减少取暖和制冷的能耗。
这些应用不仅可以降低建筑物的运行成本，还可以减少对环境的影响，实现可持续发展。
浅谈智能土木工程研究现状与应用
浅谈智能土木工程研究现状与应用摘要：随着信息技术的飞速发展，我们的社会已经进入了一个互联互通的新时代。
在此背景下，传统的土木技术已经不能满足人们对建筑质量和安全性能等方面要求。
基于智能化为核心的现代智能土木技术，已经在国内外学术界引起了广泛的瞩目。
智能土木作为一种新型的工程学科体系，具有广阔的发展前景。
智能土木工程是一种利用先进材料进行智能化设计、施工、结构、运营和防灾减灾的工程技术。
目前，我国正处于从传统工程向智能工程转变的时期,“智能”一词也越来越多地出现在各类文献之中。
智能材料的应用需要不断进行材料学的创新，不断涌现出新的高性能材料，并将其成功应用于土木工程领域。
同时，在工程实践中也发现，智能结构可以实现多种功能，包括抗震、节能等，从而提高了工程效率和质量，促进了社会经济发展。
在智能结构领域，其首要目标是构建一套高度智能化的结构体系，以土木工程结构为核心，而智能建筑则呈现出多种多样的形态。
关键词：土木工程；智能材料；智能结构前言随着信息技术的飞速发展，当今社会已步入互联互通的信息时代。
在这一时代背景下，我国社会经济和科学技术都发生着翻天覆地的变化，尤其是在建筑行业方面更是取得了巨大进展。
因此，随着现代智能土木工程技术的不断发展，土木工程领域涌现出了大量新兴学科，引起了国内外学者的高度关注。
目前，我国对于智能土木工程的研究还处于起步阶段。
智能土木工程是一种利用先进材料进行智能化设计、施工、结构和运维的先进技术，旨在实现防灾减灾和智能化运营。
智能土木从概念提出至今，经历了一个漫长的探索过程。
在不同的发展阶段，智能材料的应用呈现出多种不同的表现形式，其中智能材料的应用主要依赖于材料领域的创新和新型高性能的涌现，从而在土木工程领域得到了广泛的应用。
在智能施工层面，则通过人工智能算法和大数据平台实现自动化施工。
1.智能材料的研究现状及应用1.1感知型智能材料传统的结构材料常常无法主动感知外界环境的变化，只能被动地进行调整，一旦环境发生巨变，原有的结构材料将无法满足其功能需求，甚至可能导致脆性失效。
土木工程中的智能建筑材料应用研究
土木工程中的智能建筑材料应用研究
智能材料在土木工程中的应用研究具有重要意义。
以下是对智能材料在土木工程中应用的一些研究：
1. 感知和自适应能力：智能材料能够感知外部环境的变化，并做出相应的反应。
在土木工程中，智能材料可以用于监测结构的健康状况，并及时进行自我修复。
例如，智能混凝土可以监测其内部的裂缝和损伤，并通过自我修复机制来恢复其完整性。
2. 智能控制和自动化：智能材料还具有智能控制和自动化的能力。
在土木工程中，智能材料可以用于自动化施工和智能建造。
例如，通过智能材料的使用，可以精确控制施工过程中的温度、湿度和压力等参数，从而提高施工质量和效率。
3. 环保和可持续性：智能材料通常具有环保和可持续性的特点。
在土木工程中，使用智能材料可以减少对环境的影响，并提高建筑的可持续性。
例如，使用智能混凝土可以减少水泥的使用量，从而降低碳排放量。
4. 抗震减震：在地震高发区，建筑物的抗震能力是至关重要的。
智能材料具有感知和自适应能力，可以用于提高建筑的抗震性能。
例如，使用智能隔震支座可以在地震发生时自动调整位置和形状，从而减少地震对建筑物的影响。
5. 结构健康监测：结构健康监测是土木工程中的一项重要技术。
通过使用智能材料，可以实现对建筑物结构的实时监测和预警。
例如，
使用光纤传感器可以监测结构的变形和裂缝等变化，从而及时发现并解决问题。
总之，智能材料在土木工程中的应用研究具有重要的意义。
未来随着技术的不断发展，相信智能材料将在土木工程中发挥更大的作用。
浅谈在土木工程中智能材料的应用
关于压电智能材料在土木工程的应用前言：智能材料还没有统一的定义。
不过，现有的智能材料的多种定义仍然是大同小异。
大体来说，智能材料就是指具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。
具体来说，智能材料需具备以下内涵：(1)具有感知功能，能够检测并且可以识别外界(或者内部)的刺激强度，如电，光，热，应力，应变，化学，核辐射等；(2)具有驱动功能，能够响应外界变化；(3)能够按照设定的方式选择和控制响应；(4)反应比较灵敏,及时和恰当；(5)当外部刺激消除后,能够迅速恢复到原始状态。
智能材料的发展为土木工程结构长期实时健康监测提供了新的研究方向。
这些智能材料具有传感，或者传感与驱动的双重功能，能够与工程结构融合在一起组成智能健康监测系统其中基于压电陶瓷(PZT)电-机耦合特性的阻抗技术以其对结构初始损伤敏感、对外界环境影响的免疫力强，使用成本低、适宜在线监测的特点得到越来越多的关注。
PZT质量轻，对本体结构影响很小，可以粘贴在已有结构的表面或埋入新结构的内部对结构进行监测，是“主动”的健康监测方法。
一、智能材料的土木工程现状为了能够更好的解决评估结构的力度和安全性以及持久性这些问题，智能的土木结构渐渐开始逐渐被重视和应用。
这种结构可以对建筑物进行监测和预测，不仅能够降低维修的费用，同时还能加强评估的能力。
现如今的监测技术对土木工程不能进行有效的监督，这就导致了对损坏情况不能进行正确的评估，这些方法都有着致命的弱点，也就是将预测的点从外面向内部来延伸，这样会渗入不同的数据信息，从而产生错误和混淆。
倘若如此，就会失去监测的意义，效率也会下降，甚至还会因此完全错误的结果。
而智能材料则恰到好处的解决了这个麻烦，它在土木结构中安装了传感器，构成一个网络，同时还有效的监控土木结构的性能，这便是这种材料的有效应用。
例如在现代的高层建筑、桥梁、发电站等工程中，这种结构已经被广泛应用。
智能材料在土木工程中的应用探讨
智能材料在土木工程中的应用探讨各种智能材料在土木工程中得以广泛应用，对于提高土木工程的安全性、适用性、耐久性具有极为重要的意义，下面是搜集的一篇探究智能材料在土木工程应用的，供大家阅读参考。
随着人们对土木工程质量和使用功能的要求不断提高，包括光纤、压磁、压电、记忆合金等各种智能材料在土木工程领域得到了广泛的应用。
文章介绍了智能材料的概念、特点及其在土木工程中的应用情况，并展望了其在未来的应用趋势。
随着人们对土木工程质量和使用功能的要求不断提高，包括光纤、压磁、压电、记忆合金等各种智能材料在土木工程领域得到了广泛的应用，有效解决了土木工程中结构构件的强度和刚度变化以及形变等问题，有关智能材料的研究越来越受到世界各国研究人员的重视。
有关智能材料(In ___igent ___terial)目前在世界范围内还没有一个统一的概念，但通常来说，智能材料就是指本身具备感知外部和内部环境的变化，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。
在土木工程领域，智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料后的 ___材料。
在土木工程中，智能材料根据其功能特点的不同可分为感知材料和智能驱动材料两大类，其中感知材料就是自身可感知外界环境或内部 ___的材料，而智能驱动材料是指当外界环境因素或内部状态发生变化时可对这种变化做出响应或驱动的材料。
总体上来说，智能材料主要有七个功能，即：(1)感知功能：可对外界或内部的 ___进行监测和识别;(2)反馈功能：将监测到的内容传输、反馈;(3)信息识别和积累功能：对反馈的信息进行识别和记忆;(4)响应功能：对外界和内在变化进行及时、灵活的响应;(5)自诊断功能：对于信息进行诊断、分析;(6)自修复能力：按照设定的方式对故障进行修复;(7)自适应能力：在外部 ___消除后可自行恢复到原状态。
可见，智能材料可实现结构或构件的自我监控、诊断、检测、修复和适应等各种功能，实际工程中，要想实现这么多功能一般需要多种智能材料的组合来达到目的。
土木工程中的智能材料与结构研究
土木工程中的智能材料与结构研究近年来，随着科学技术的不断进步，土木工程领域引入了智能材料和结构的研究。
智能材料是指那些能够根据环境条件或外部刺激自动调整其性质和功能的材料，而智能结构则是利用智能材料构建的具有自适应特性的工程结构。
本文将从智能材料和智能结构两个方面探讨土木工程中的智能材料与结构研究。
一、智能材料在土木工程中的应用1. 智能感知材料智能感知材料具有感知外界信号的能力，能够实时获取并传递外界信息。
在土木工程中，智能感知材料广泛应用于结构健康监测领域。
通过嵌入智能感知材料到结构中，可以及时监测结构的变形、应力和振动等参数，预测结构的损伤状况，提高结构的安全性和可靠性。
2. 智能调控材料智能调控材料能够根据外界环境变化自动调节其内部结构和性能。
在土木工程中，智能调控材料主要应用于隔振减震和形状调控领域。
通过使用智能调控材料构建的隔振减震系统，可以有效减少地震或风振对建筑结构造成的影响，保护建筑物及其内部设备的安全。
同时，智能调控材料也广泛应用于桥梁工程中，通过调节材料的形状和性能来改变桥梁的刚度和几何形态，提高桥梁的自适应能力和荷载承载能力。
3. 智能修复材料智能修复材料能够根据结构损伤的位置和程度自行修复，降低了维修和更换的成本。
在土木工程中，智能修复材料主要应用于混凝土结构和金属结构的修复领域。
智能修复材料通过嵌入微胶囊或纳米颗粒等修复剂，在结构损伤发生后自动释放修复剂，填补或修复结构中的裂缝和损伤，恢复结构的完整性和功能。
二、智能结构在土木工程中的应用1. 智能悬挂系统智能悬挂系统是指通过在建筑物或桥梁的结构中嵌入智能材料和传感器，实现对结构自适应运动控制的技术。
在土木工程中，智能悬挂系统广泛应用于高速铁路、地铁和大跨度桥梁等工程。
通过智能悬挂系统的应用，可以降低结构对地震和风振的响应，提高结构的安全性和舒适性。
2. 智能保温系统智能保温系统是指通过调节和控制建筑物墙体、屋顶和窗户等部位的密封性和保温性能，实现自动调控室内温度的系统。
土木工程中智能材料的运用
土木工程中智能材料的运用1智能材料在土木工程中的应用1.1光导纤维在混泥土材料的监控光导纤维材料，是一种光通信介质，其最大优点是传输速度快、信号衰减低和并行处理能力较强，经常被用于高要求的通信传输中。
光导纤维和光纤传感器在土木工程中，主要用于对混泥土固化的监控。
混泥土结构最大的缺点是抗拉强度弱、内部钢筋容易被腐蚀等，在大面积浇筑过程中由于混泥土结构内部和外部温度差异而导致混泥土块体出现裂缝。
这种情况下，将光纤作为传感元件埋入混泥土结构中，对结构的强度、温度、变形、裂缝、振动等可能引起混泥土结构损伤的危险因素进行检测、诊断、预报。
更进一步，如果控制元件能接入信息处理系统，并引入形状记忆类金属等智能材料，形成完整的控制系统，将能实现混泥土材料的自适应功能———这正是目前智能材料结构系统在土木工程中应用的前沿课题。
1.2压电材料压电材料一般是指在收到压力后，材料两端会出现电压的晶体材料。
压电材料在土木工程中的应用主要包括对于结构的静变形控制、噪声控制和抗震抗风等领域。
传统的压电材料使用方法是通过压电传感元件对结构的震动进行感知，利用传感器输出结果，从而实现对于震动的感知和预警。
在此基础上，采取合适的控制算法对压电体的输入进行控制和定量，从而实现对于结构震动的控制，这是目前压电类智能材料的研究前沿。
随着研究的深入和技术的进步，压电类的智能结构土木工程中的应该越来越广泛。
1.3压磁材料压磁材料在土木工程中的应用主要包括磁流变材料和磁致伸缩材料。
基于磁流变材料的原理，当磁场的强度高于临界强度时，磁流变在极短时间内从液态向固态转化。
在介于固液体之间可根据磁流变液特点具有的快速、可控及可逆性质，控制流体特性实施时需要较低的能量，因此在智能结构中通常将磁流变液作为动器件的主要材料。
基于这点，磁流变材料可用于高层建筑的结构中，实现对地震的半主动控制。
因为潜在应用前景的广阔，使得磁致伸缩材料近年来得到很大关注。
磁致伸缩材料具有强烈的磁致伸缩效应，这种材料可以在电磁和机械之间进行可逆转换，这种特性使其可以用于大功率超声器件、声纳系统、精密定位控制等很多领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
土木工程智能材料的应用发展研究
0引言
随着材料技术的快速发展，越来越多的高新技术被运用到工程材料的研发中，各种新型材料层出不穷，以复合材料为基础发展而来的智能材料，为解决相应材料的力学问题提供了科学牢靠的途径。
作为有着多学科交叉背景的综合学科，智能材料为土木工程中日益复杂的结构提供了实现的可能性，因此这一学科的研究也日益受到重视。
诸如大跨度桥梁、高层建筑、水利枢纽、海洋钻井平台以及油气管网系统之类的基建设施，在其较长的使用期中，外界各种不利作用会使得组成这些结构的材料发生不可逆的变化，从而导致结构出现不同程度地性能衰减、功能弱化，甚至会诱发重大工程事故。
若是能将智能材料运用到对这些超规模的工程结构物中，能够时刻评定相应的安全性能、监控损伤，并智能修复，则将为未来工程建设提供新的发展思路。
所谓智能材料，是指随时能够对环境条件及内部状态的变化做出精准、高效、合适的响应，同时还具备自主分析、自我调整、自动修复等功能的新材料。
受仿生学科的启发，其目标是要开发出能运用到具体工程中、将无机材料变得有生命活力。
二十世纪90年代初逐渐兴起的智能材料结构系统，吸引了包括物理、化学、电子、航空航天、土木工程等领域的研究者涉足其中，取得了丰硕的成果。
1智能材料的概念及特点
智能材料发源于“自适应材料”（AdaptiveMate-rial），在Rogers和Claus等人的努力下，智能材料系统逐渐受到全世界各国官方机构的认可与重视，发展迅速。
智能材料（IntelligentMaterial，IM）当前没有一个明确的定义，不过大体上都是根据功能做出相应的定义，是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，具有不可限量的前景。
智能材料产生的背景决定了其所具有的独特优势，决定了其终将会带来材料科学的重大革新。
通常而言，智能材料主要以下七大功能：（1）传感：能够对内外部的作用进行监控与鉴别；（2）反馈：将监控获取的信息进行传输以及反馈；（3）信息识别与积累：识别并记忆反馈来的信息；（4）响应：对内外部的变化做出灵活有效的反应；（5）自诊断：对内外部信息实施自行诊断、分析、评判等；（6）自修复：依特定的方法修复系统的故障；（7）自适应：待外部作用消失后可恢复原状。
在具体的工程中，若要实现这么多的功能，仅仅依靠单一材料是无法实现的，因此通常情况下都是通过多种智能材料的组合才能达到目的。
2智能材料在土木工程结构中的应用
2.1光导纤维
光纤维的主要化学成分为二氧化硅，作为信息传递的绝佳介质，有着其他任何材料无法比拟的传导能力。
材料主要由内层圆柱
形透明介质和外层圆环形透明介质组成，内层为纤芯，外层为包层。
内外层折射率的差异能够保证携带信息的光在纤维里面能量损失少，传输距离大。
将光纤维植入到混凝土结构中，制成光纤维混凝土结构。
当混凝土结构因外部因素的变化而产生变形时，植入砼结构中的纤维也随之发生变化，进而导致纤维中的光发生改变，相应的传感器能够直接获取变化，从而间接确定混凝土结构的各种性能变化，实现对结构的全方位监测，为工程的可持续性提供技术指导。
并且，分布监控的模式可保证混凝土结构任何部位的改变均能被监测到，相当于在混凝土结构中创造了一个全覆盖、光角度、无死角的监测网络，两者组合而成的光纤维混凝土可以认为是一种具有强大自我调节的智能材料。
当前，光纤维混凝土结构主要的工程应用包括：混凝土的温度及温度应力监测、混凝土结构裂缝的监测与诊断、混凝土结构强度与变形监测、混凝土结构配合的钢索应力和变形监测等。
2.2形状记忆合金
何谓记忆合金，即材料具有形状记忆能力。
当材料的形状被改变后，其内在的记忆效应可被激发出来，进而自动产生回复应力与应变，驱使材料恢复原状。
同时，合金材料能够传输能量并实现能量储存。
鉴于此，工程中可将记忆材料安置在结构中，当结构出现变形、裂缝、损伤以及外界动荷载影响时，大部分的能量可被记忆合金材料消耗掉，可极大提高结构的稳定性，若将材料运用到多震地区的建筑结构中，则会实现对地震能力的吸收与耗散，极大地提
高建筑物的抗震性能，此举属于材料的智能被动控制。
形状记忆合金材料所具有的相变超弹性，使其可用来制作耗能阻尼器，这种阻尼器实现了智能被动控制。
同时，由于其相变会引起超弹性滞回环的产生，使得材料具有极高的抗疲劳性，以此为基础制作的阻尼器使用周期远胜于普通的阻尼器，可实现结构品质的大幅度提高。
2.3压磁材料
土木工程领域中常规的压磁材料主要包括磁流变材料和磁致伸缩智能材料等。
在外部磁场作用下，磁流变液悬浮体系的黏弹塑性会发生明显的变化，并且这种变化是可逆的。
当外部磁场超过一定强度后，磁流变也会在极短的时间内变成固态，微观上表现为材料的分散相颗粒沿着磁场方向结成了链状结构。
磁流变液介于液体与固体之间的这种独特的可变属性，以及对这种特性实施控制时耗能低、变化范围广、成本低等特性，使得磁流变液成为工程结构中作动器件的重要材料。
当前，磁流变液主要被应用到元器件的控制桥路以及电源的高速开关等多个领域。
且磁流变液在土木工程领域的应用主要集中在高层建筑、塔形建筑物、大跨框架和大跨度结构等。
同时，有着高磁致伸缩效应的磁致伸缩智能材料，可以保证材料在机械与电磁直接进行可逆转换，因此具有广阔的应用前景。
2.4碳纤维混凝土材料
工程中混凝土的作用范围很广泛，因此对混凝土材料的改善也日益得到科研人员和工程从业者的支持，碳纤维混凝土的产生正是
这一领域发展的重要产物，在混凝土中掺加一定比例的碳纤维，可赋予混凝土材料以驱动功能和本征自感应。
作为一种高强度、高弹性、大导电性的材料，碳纤维的加入能极大改善混凝土的强度与韧性，并且碳纤维之间会形成具有电阻的导电网络，在材料中起到阻隔导电的势垒，大大降低混凝土材料的电阻率，从而使得材料的导电能力得到数量级上的显著变化。
不可忽视的是，这种混凝土的电导率与温度及应力的变化而表现出规律性的响应。
同时，碳纤维混凝土在温度上表现为温度变化造成电阻的变化，并且材料内部的温差也会衍生出热电效应，在电场的作用下碳纤维混凝土会产生热变效应（热效应与变形）。
碳纤维的含量和混凝土材料的结构共同影响材料的温敏性，当碳纤维的含量超过一定比例时，材料才有可能形成较为稳定的电动势。
而碳纤维的掺入方式主要有两种：短切乱向分布和连续碳纤维束单向增强。
采取不同的掺入方式能使得碳纤维混凝土的力学性能得到不同程度的强化与提高，工程实践表明：第一种方式更具有实用性。
2.5压电材料
具有压电效应的压电材料，经常被用作驱动元件和传感元件。
当压电材料受到外部因素作用时会因为其自身发生变形而产生电势，而对材料再施加一定电压时又会改变材料的尺寸，压电效应由此而来。
利用这一特点，压电材料可用作传感元件，通过压电元件的变化来判断元件所在位置处结构的变形量。
与此同时，若能在压电元件外部形成电场，进而对压电元件内部的正负电子施加定向电
场力，从而迫使元件发生变形，制成驱动元件。
利用驱动元件，可改变材料的应力状态，甚至会影响材料的结构变形。
压电材料的变化均在极短时间内完成，因此压电效应主要适用于对结构振动的控制上。
3智能材料的未来发展
3.1智能材料性能的发展
智能材料有着独特的优越性能、广阔的发展前景，但是由于这一领域处于多学科交叉的研究前沿，所存在问题也亟待深究：（1）形状记忆合金的发现，改变了很多传统理念，胡克定律在合金材料这里基本上不再适用了，其所具有的智能功能使得传统的力学研究方法难以合理地解释其内在的机理，因此需要研究者另辟蹊径，从宏观与微观的角度重新去探究这种新材料的原理，建立一些实用性较强的理论和模型，以对具体的工程实际进行规范化的指导。
同时，当前形状记忆合金还不完善，耗能高、功能单一等缺点使得其实用性不强，能够开发出低能耗、出力大、多功能的控制器则是未来研究的重要方向。
（2）可以预见，压电材料将会成为工程结构中力学测量的首选感测元件，但是其存在的主要问题就是驱动力小，虽然已经有一些技术来弥补这一缺陷，但是对于大规模的土木工程结构而言，压电材料并不能直接应用，复杂的理论分析、高难度的集成技术研发，以及压电驱动器的开发技术和设计方法难度较大，都是制约压电材料未来发展的瓶颈，是研究的难点、热点和重点。
（3）
压磁材料所面临的问题是在长期的放置之后，会产生固体颗粒沉降，这种沉降对材料的稳定性有着怎样的影响效应也需要更深入的研究。
并且，其温度适应范围较小，若能够拓宽温度作用范围，将使得压磁材料有着更广的发展前景。
3.2智能材料研究难题
针对材料本身所面临的主要问题，未来在土木工程领域的应用研究主要有下列一些难题：（1）结构的健康监测与保养；（2）形状自适应材料与结构；（3）结构减振抗震抗风降噪的自适应控制。
这些问题的进一步研究将有助于工程质量的提高，有助于降低工程灾害性事故的概率，有助于强化工程的安全可靠性，有助于推动土木工程领域的高技术发展，有助于为土木工程领域注入新的发展动力与机遇。