（1）分辨精度高，测试频带宽，监测功耗低，尺寸小，应用无线技术，传感和驱动一体的智能器件的研发；

（2）全过程结构服役状态参数监测、获取和传递技术研究；

（3）损伤状态识别、发展预测与对应的自控制、自修复的方法研究；

（4）在典型复杂项目结构中的实际应用研究。

1。1。2  智能材料

   上世纪70年代，美国Clause等研究人员往碳纤维聚合物基中埋置了光栅光纤组合形成了光纤碳纤维复合材料，并将其称为自适应材料，众多学者们认为这是智能材料（Intelligent Material）的首次研究。在材料层面上，将结构材料和智能材料通过特殊工艺进行加工复合，可以制备出具有自感知性能的智能复合材料，这标志着材料设计与制造进入了多功能化和智能化的新时期[12]。智能材料的应用，促进了结构健康监测系统的发展，使其具备自感知、自调节、自修复等功能。研究最普遍的基本智能材料组元包括以下几种：

（1）光导纤维

    根据光在两种不同介质的接触界面上会发生全反射现象制造的光导元件，分析光的传输特性（位相、幅度等），能够获取光纤四周的应力、磁场、压强、温度、位移等参数的变化，并且具有抗干扰性好、灵敏度高、稳定性好和能耗低等特点，普遍用于传感器中的传感元件[13]。

（2）压电材料

    压电材料的电场强度和应变的对应关系线性较好，适用于做传感材料。在电场中，电偶极子的重新排列会造成材料几何尺寸的变化，对电压产生应变响应，具有分辨率高、实效性好和灵敏度高等特点[14-15]。

（3）电（磁）流变液

    电（磁）流变液中分散着大量微小的可极化粒子，在电场（磁场）作用下，会发生极化从而进行链状排列，流变特性也会改变，逐渐由液态变得粘稠甚至固化，其阻尼性、粘度和抗剪强度都会发生变化[16]。

（4）形状记忆合金

    形状记忆合金在一定的温度（或应力作用）时，会出现热弹性马氏体相变或玻璃化转变，具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，在土木工程结构中可作为传感器和驱动器[17]。

（5）碳纤维复合材料

    碳纤维复合材料是将碳纤维和基体材料进行工艺复合制成的新型智能复合材料。除了可作结构材料承载外，还具有导电性和自感知功能，其力阻效应（自身的电阻随着材料受力状态的改变而发生变化）、温敏效应等特性较明显，从而可以反映出结构的状态[18]。

1。2  国内外研究现状

1。3  研究内容

    研究表明，碳纤维增强复合材料不仅具有优良的力学性能，同时还具备导电性能。因此在作为构件的增强材料同时，利用其导电性还可具备感应构件自身受力情况。碳纤维具有良好的力阻效应，即在拉应变下碳纤维的电阻随应变呈正比例增加，在压应变下电阻随应变的增加而呈正比例减小。力阻效应使CFRP本身作为结构材料的同时，也具有潜在的自传感功能，为开发具有自传感功能的新型智能CFRP以及提高其安全性能提供了一种潜在可行的途径。由于力阻效应，碳纤维传感器具有线性应变传感功能，这种线性应变传感功能一般发生在小应变阶段，即碳纤维丝发生断裂之前，其应变小于6000με，在此阶段碳纤维复合材料的电阻随着所施加的拉伸应变呈线性增加；当卸除荷载时，电阻值就会回到初始值。然而，研究表明：将树脂基碳纤维作为智能材料，得到广泛的研究，但存在着很大的局限性。例如采用树脂复合多层碳毡叠层制作的传感元件，当碳毡叠层数目多，稳定性好，但灵敏度较低；反之叠层数目少，灵敏度高，但稳定性差。采用连续纤维搭接制作传感元件，灵敏度较高，但稳定性和重复性均不理想。为进一步了解CFRP的自感知特性，设计了分布式碳纤维增强复合材料（Distributed Carbon Fiber Reinforced Plastics ,简称DCFRP），通过测试试件在不同荷载情况下的各电极的电阻随应变的变化，从而推算各参数指标来评价DCFRP的传感特性。本文主要通过研究现有的CFRP制作工艺与其力阻效应的关系，力图通过改进现有的CFRP的制作工艺，制作出具有良好传感特性的碳纤维智能传感元件。文献综述