وبلاگ

تحقیقات گسترده با هدف ساخت یک ماده مصنوعی مقاوم در برابر دماهای بالا و شوک های حرارتی جهت استفاده در بدنه فضاپیماها و نیروگاه های هسته ای به شناخت FGM منجر گردیده است. پیش بینی می گردد با توجه به ویژگی های منحصر به فرد این ماده، کاربردهای صنعتی آن در سال های آتی توسعه یابد. مواد FGM از نظر زیر ساختاری ناهمگن بوده به طوری که خواص مکانیکی به طور ملایم و پیوسته از یک سطح تا سطح دیگر ماده تغییر می کند. نوع رایج این مواد سرامیک – فلز می باشد. در این حالت یک سطح از جسم سرامیک بوده و سطح مقابل فلز می باشد و خواص مکانیکی در ضخامت جسم از سرامیک به فلز در تغییر است.
ضمنا عبارت سیستم سازه هوشمند به انواع وسیعی از مواد فعال و سیستم های سازه ای غیرفعال نسبت داده می شود. به عنوان مثال، یک سیستم متشکل از یک کامپوزیت (تیر، ورق، پوسته و یا هر شکل بنیادی دیگری) با قطعه های پیزوالکتریک تعبیه شده یا چسبانده شده بر روی سطوح سازه و یا حتی لایه هایی از مواد فعال در یک سیستم چند لایه می باشد.
در توسعه سیستم های سازه های هوشمند، مواد پیزوالکتریک به عنوان حسگر و عملگر برای کنترل و نظارت خودکار پاسخ های سازه ای استفاده شده است. استفاده از سیستم های حسگر و عملگر پیزوالکتریک برای کنترل ارتعاشات به صورت یک ابزار مهم و مفید در طراحی سیستم ها و سازه های هوشمند درآمده است. حسگر پیزوالکتریک توانایی پاسخ به ارتعاشات و ایجاد ولتاژ با توجه به اثر مستقیم پیزوالکتریک را دارد. این ولتاژ پردازش شده توسط یک بهره کنترلی تقویت شده و سپس به عملگر اعمال می گردد. عملگر به نوبه خود با استفاده از اثر معکوس پیزوالکتریک نیروی کنترلی ایجاد می نماید و اگر نیروی کنترلی مناسب باشد، ارتعاش سازه به صورت مناسبی کنترل می شود.
در گذشته نه چندان دور، مطالعات بر روی سازه های هوشمند با حسگر و عملگر پیزوالکتریک اکثرا بر روی روش های تحلیلی تکیه داشته اند. این رهیافت ها را فقط می توان بر روی سازه های ساده مانند تیرها و صفحات با تکیه گاه ساده، به کار برده می شود و برای سازه های پیچیده قابل استفاده نبوده است. بنابراین احتیاج به تحلیل المان محدود بیش از پیش جلوه نموده است.
در این رساله سعی بر شده است که با استفاده از تئوری تغییر شکل مرتبه اول (FSDT) به تحلیل کنترل ارتعاشات صفحه FGM مجهز به لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک در محیط حرارتی پرداخته شود که معادلات حاکم براساس اصل همیلتون و روش المان محدود به دست آورده می شوند. برای تحلیل در حوزه زمان معادلات حرکت برای صفحات FGM از روش نیومارک استفاده می گردد و همچنین جهت کنترل ارتعاشات از یک کنترل تناسبی منفی سرعت در تعامل با لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک استفاده می شود.

فصل اول: کلیات
1-1- هدف
مواد FGM، مواد مرکب چند وظیفه ای هستند که به طور میکروسکوپی غیرهمگن بوده و خواص آنها به طور پیوسته و آرام از یک سطح (معمولا سرامیک) تا سطح دیگر (معمولا فلز) تغییر می نماید. بدین ترتیب مواد FGM خواص گوناگون جورنشدنی از جمله مقاومت در مقابل حرارت، سایش و اکسیداسیون سرامیکی را با چقرمگی، استحکام و قابلیت ماشین کاری فلزات درهم می آمیزند. این در حالیست که این مواد خطر تورق ناشی از عدم تطابق خواص مکانیکی در فصل مشترک مواد مرکب به ویژه در دماهای بالا را نیز مرتفع می سازند. لذا مواد FGM مزیت تاب آوردن در شرایط محیطی با دمای بالا ضمن نگهداشتن یکپارچه ساختاری خودشان را دارا هستند. در آستانه قرن 21، ورود به نسل جدید سیستم سازه ها و مواد هوشمندی که کوپلینگ مگنتو – الکترو – ترمو – مکانیکی، هوشمندی هدفمند، یکپارچگی و کوچک سازی را ترکیب می کنند پیش روست. کنترل، جداسازی و فرونشاندن ارتعاش، قابلیت های حسگری، مانیتورینگ و خوداصلاحی و نیز انجام اقدام اصلاحی شماری چند از بکارگیری تکنولوژیکی این مواد است. مواد پیزوالکتریک، مگنتو استریکتیو، آلیاژهای حافظه دار و سیالات الکترو رئولوژیکال در کناره سازه ها، سازه های هوشمند را خلق می نمایند. مواد پیزوالکتریک این توانایی را دارند که هنگام قرار گرفتن تحت یک کرنش مکانیکی، میدان الکتریکی تولید کنند و اگر پیزوالکتریک تحت میرایی الکتریکی قرار گیرند، در واقع تحت تنش قرار گرفته اند.
2-1- پیشینه تحقیق
در مورد کنترل ارتعاشات سازه هایی که از لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک استفاده شده است، تحقیقات بسیاری صورت گرفته است که برخی از این تحقیقات به شرح زیر می باشند.
Hwang و Park به ارائه فرمول بندی المان محدود برای کنترل ارتعاشات صفحات چندلایه با حسگر و عملگر پیزوالکتریک پرداختند. با استفاده از تئوری کلاسیک صفحات، معادلات حرکت توسط اصل همیلتون را به دست آوردند.
Lam و همکارانش مدل المان محدود را براساس تئوری کلاسیک صفحات برای کنترل فعال ارتعاشات صفحات مرکب که مجهز به لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک بودند، توسعه دادند.
Liu و همکارانش فرمول بندی المان محدود را برای مدل دینامیکی صفحات مرکب با لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک ارائه نمودند و همچنین براساس تئوری کلاسیک صفحات و اصل همیلتون این فرمول بندی صورت گرفته است. برای کنترل فعال ارتعاشات از یک کنترلر منفی سرعت استفاده شده است که با اثر مستقیم و معکوس پیزوالکتریک در یک حلقه بسته کوپل می باشد. Moita و همکارانش به بررسی مدل المان محدود برای کنترل فعال پوسته و صفحه مرکب تحت ارتعاشات اجباری براساس تئوری مرتبه بالا تغییر شکل، پرداخته اند.
بررسی کنترل ارتعاشات صفحات مرکب با لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک با فرمول بندی المان محدود براساس تئوری مرتبه اول تغییر شکل را Heidary و Eslami انجام دادند. ضمنا اثر محیط دمایی بر کنترل ارتعاشات صفحات مرکب نیز گزارش شده است.
حال در مورد بررسی ارتعاشات صفحات FGM که مجهز به لایه های پیزوالکتریک می باشند نیز اخیرا تحقیقاتی صورت گرتفه که به شرح برخی از آنها در زیر پرداخته می شود.
He و همکارانش فرمول بندی المان محدود براساس تئوری کلاسیک صفحات را برای کنترل ارتعاشات صفحات FGM مجهز به لایه های حسگر و عملگر پیزوالکتریک را ارائه کردند. خواص صفحات FGM به طور توابع مدرج در راستای ضخامت هستند که با توزیع کسر حجمی قانون توانی، متناسب می باشند. به بررسی رفتارهای استاتیکی و دینامیکی صفحات مذکور پرداخته شده است. همچنین فرکانس های طبیعی برای شرایط تکیه گاعی مختلف نیز گزارش گردیده است.
Shen و Huang به تحلیل غیرخطی ارتعاشات صفحات FGM با لایه های پیزوالکتریک چسبانده شده به سطح سازه در محیط حرارتی پرداخته اند. از تئوری مرتبه بالای تغییر شکل صفحات استفاده شده است. اثر تغییرات دما، ولتاژ کنترلی و تغییرات جزء حجمی مواد تشکیل دهنده FGM، بر روی ارتعاشات غیرخطی بیان گردیده است.

در منطقه عسلویه كه در مجاورت میدان گازی پارس جنوبی قرار دارد، واحدهای متعدد و وسیع پالایشگاهی احداث گردیده اند. در صنایع نفت و پتروشیمی به علت نیاز شدید این صنایع به برق، در مجاورت واحد صنعتی یك نیروگاه احداث می گردد تا مستقل از شبكه به تولید برق مطمئن وپایدار بپردازد. در واحدهای پالایشگاهی به علت سهولت نصب و راه اندازی و بهره برداری از نیروگاه های گازی استفاده می شود به گونه ای كه این امر در منطقه عسلویه كاملا مشهود است.لذا دراین پروژه با توجه به تعدد نیرگاه های گازی در منطقه عسلویه، این منطقه به عنوان مبنای تحقیق در نظر گرفته شده است.
در نیروگاه گازی، اكثر گاز ورودی به توربین كه مولد قدرت است هوای محیط است. لذا باید ابتدا تاثیر مشخصات هوای محیط بر كارایی توربین گاز مشخص شود. سپس با توجه به چگونگی تاثیر مشخصات هوای محیط و سایر موارد بر كارایی نیرو گاه گازی، به بررسی روشهای افزایش توان وبازدهی نیروگاه پرداخته شود.
فصل اول: کلیات
1-1) هدف

اكثر نیروگاه هایی كه در كشور احداث شده اند یا در حال احداث می باشند، نیروگاه گازی می باشند. از معایب نیروگاه گازی ساده، وابستگی آن به شرایط محیطی و اتلاف حرارت بس یار زیاد ناشی از دمای بالای گازهای خروجی از توربین را می توان نامبرد. در این پروژه با توجه به تعدد نیروگاه های گازی در منطقه عسلویه این منطقه جهت تحقیق انتخاب شده است.
در این پروژه هدف بر این است كه بدون تداخل با اجزاء سیكل اصلی نیرو گاه های گازی در كشورمان (توربین، كمپرسور و محفظه احتراق) روشهایی جهت بهینه سازی نیروگاه ارائه شود تا بتوان با ساختار موجود توان و بازدهی نیروگاه گازی را افزایش داد.
2-1) پیشینه تحقیق
روشهای مختلفی جهت بهینه سازی نیروگاه های و بالابردن كارایی آن در كتب و مقالات علمی مختلف ارائه شده است. در بخش مراجع به بخشی از این كتب و مقالات اشاره شده است. اهم این روشها شامل:
خنك كردن هوای ورودی به كمپرسور، دو مرحله ای كردن كمپرسور و استفاده از خنك كن هوا بین كمپرسورها، افزایش دبی جرمی گاز ورودی به توربین بوسیله تز ریق هوای فشرده، آب یا بخار با فشار مناسب به محفظه احتراق، گرم كردن گاز بوسیله گاز خروجی از توربین قبل از ورود به محفظه احتراق و تولید بخار توسط بویلر بازیافت حرارت كه در مسیر گازهای خروجی از توربین نصب شده می باشند. برخی از این روشها در عمل به علت پیچیده كردن سیكل نیروگاه به ندرت استفاده شده اند.
3-1) روش كار و تحقیق
فرایند صورت گرفته در انجام این پروژه به شرح ذیل می باشد:
– جست و جوی كتابها و مقالات علمی معتبر.
– انتخاب روشهایی جهت بالابردن كارایی نیروگاه بطوریكه این روشها قابلیت اجرایی داشته و حداقل تداخل با سیكل نیروگاه های موجود كشور را داشته باشند.
– انجام محاسبات نیروگاه ساده گازی و شناخت عوامل مؤثر در كارایی آن.
– نوشتن كد كامپیوتری برای محاسباتی كه دارای حل تحلیلی نمی باشند.
– اعمال روشهای اصلاحی به نیروگاه گازی ساده و محاسبات مربوطه.
– بحث و نتیجه گیری.

خطوط لوله انتقال گاز عموما، دارای طول زیادی هستند. و افت فشار و به حداقل رساندن آن یكی مسائل مهم در طراحی خطوط انتقال گاز می باشند. عموما خطوط گاز در ابتدای خط لوله دارای درجه حرارت یكسانی با محیط نمی باشند، به خصوص در ایستگاه های تقویت فشار گاز كه در كمپرسور دمای گاز بالا می رود، لكن با انتقال گاز، دمای گاز به دمای محیط نزدیك می شود.بنابراین انتقال حرارت وجود خواهد داشت و باید اثر آن بر افت فشار جریان گاز مشخص شود.
افت فشار در خطوط انتقال یك عامل ناخواسته می باشد وباعث پائین آمدن بازدهی كلی انتقال گاز می شود. یكی از روشهای موجود جهت به حداقل رساندن افت فشار استفاده از خنك كننده جهت رساندن دمای گاز به دمای محیط در ایستگاه های تقویت فشار گاز می باشد.
در امكان سنجی اولیه احداث خطوط لوله گاز باید با در نظر گرفتن اختلاف حرارت دمای محیط با جریان گاز و انتقال حرارت ناشی از آن این عامل در طراحی به گونه ای در نظر گرفته شود كه در كاهش افت فشار نقش داشته باشد.

فصل اول: جریان گاز در خطوط لوله با گرمایش یا سرمایش
1-1) ملاحظات مقدماتی
جریان تراكم پذیر به جریانی اطلاق می گردد كه درآن تغییرات جرم حجمی در جریان بوقوع می پیوندد. این تغییرات در بسیاری موارد ناشی از تغییر فشار در خط لوله می باشد. از آنجایی كه تغییر چگالی معمولا با تغییر دما و همچنین انتقال گرما همراه است به استفاده از ترمودینامیك، به خصوص قانون دوم ترمودینامیك نیازمند خواهیم بود.
جریان تراكم پذیر به شاخه های معمولی كه سیالات تراكم ناپذیر مورد استفاده قرار می گیرند تقسیم می شود كه عبارتند از:
– جریان یك بعدی، دو بعدی و سه بعدی
– جریان پایا و نا پایا
– جریانهای چرخشی و بی چرخشی
علاوه بر این شاخه های مفید آشنا برای جریان تراكم پذیر رده بنده هایی اضافی زیر نیز وجود دارد: جریان تراكم پذیر فروصوتی ،جریان ترا صوتی،جریان فرا صوتی و جریان فوق صوتی.
لكن در مورد سیالات تراكم پذیر كه در آن سرعت حركت سیال تا سه دهم سرعت صوت باشد جریان را تراكم ناپذیر در نظر می گیریم. لذا در خطوط انتقال گاز به علت عدد ماخ بسیار پایین آن می توان جریان گاز را تراكم ناپذیر در نظر گرفت.

:
پالایشگاه ها از بزرگترین منابع تولید انرژی در جهان بشمار می روند. از طرف دیگر مصرف انرژی آنها نیز مقادیر قابل توجهی می باشد. بطوریکه در اقلب موارد عدم صرفه جویی در مصرف انرژی می تواند یک پالایشگاه را به یک بنگاه اقتصادی ضرر ده تبدیل کند. مدیریت
انرژی یکی از مهمترین نیازها جهت اعمال این صرفه جویی هاست. در این راستا بررسی کامل مبادی تولید و مصرف انرژی و بهینه سازی آنها از مسائل بسیار مهم می باشد. با توجه به مصرف بالای کوره ها، مدیریت صحیح یک کوره سبب استفاده بهینه از آن شده و در نهایت مصرف سوخت کوره کاهش می یابد و به همان میزان هزینه کاهش خواهد یافت. در پالایشگاهها کوره های واحد تقطیر از جمله بزرگترین و پر مصرف ترین کوره های یک پالایشگاه است بطوریکه افزایش دمای پیش گرم کن حتی برای یک درجه سانتی گراد رقم قابل ملاحظه ای را در مصرف سوخت سبب خواهد گردید.
پالایشگاه تبریز در زمینی به مساحت تقریبی 2 کیلومتر مربع در کیلومتر 15 جاده تبریز / مراغه احداث گردیده است .این پالایشگاه در سال 1353 توسط شرکت UOP طراحی شد و ساخت و نصب دستگاهها توسط شرکت ایتالیائی SNAM PROGECTTIS و با همکاری عده کثیری از تکنیسن ها و کارگران ماهر ایرانی انجام پذیرفته است. ظرفیت اسمی پالایشگاه تبریز به هنگام طراحی 80000 بشکه در روز در

 نظر گرفته شده بود که به همین نحو اجراء و کل پروژه در آبان ماه 1357 تکمیل و بهره برداری از آن آغاز گردید.

با اوج گیری انقلاب شکوهمند اسلامی، مهندسین و کارکنان انقلابی پالایشگاه در اجرای فرمان رهبر کبیر و بنیانگذار جمهوری اسلامی حضرت امام خمینی (ره) با منظور داشتن کلیه نکات ایمنی فعالیت پالایشگاه را متوقف و دستجمعی به امت انقلابی پیوسته و اعلام
اعتصاب نمودند. همین کار کنان متعهد بلافاصله پس از پیروزی قطعی انقلاب مقدس اسلامی به فرمان امام راحل لبیک گفته و با نهایت دقت و مهارت در اسرع وقت، پالایشگاه را راه اندازی نمودند.
طی هشت سال دفاع مقدس، پالایشگاه تبریز به علت اهمیت موقعیت نظامی و سیاسی، همچنین نزدیک بودن به مرز و در نتیجه قابل  دسترس بودن بیشتر هواپیماهای دشمن، مکررا مورد تهدید حملات هوائی قرار گرفته، خصوصا در سالهای آخر جنگ تحمیلی کمتر روز و شبی اتفاق می افتاد که چندین نوبت آژیر حمله هوائی در پالایشگاه به صدا در نیاید و طی این مدت، ده ها بار توسط هواپیماهای متجاوز دشمن بعثی در معرض تهاجم قرار گرفته که 13 بار با شدیدترین وجه بمباران گردید. در این راست ا پالایشگاه تبریز 29 نفر از بهترین فرزندان خود ر ا به درجه رفیع شهادت به اسلام و انقلاب تقدیم نموده و عده بیشتری مجروح و معلول به افتخار کسب عنوان جانبازی نائل آمدند.
کارکنان مؤمن و متعهد پالایشگاه در چنین شرایط مخاطره آمیز و تحت شدیدترین فشارهای روحی و روانی و با تحمل مشقات فراوان در اثر ایمان راسخ و به برکت انفاس قدسیه حضرت امام راحل موفق شده اند علاوه بر انجام وظایف روزمره به نحو احسن بلافاصله پس از هر حمله هوائی در اسرع وقت به بازسازی دستگاه های آسیب دیده پرداخته و فعالیت مستمر پالایشگاه را تحقق بخشند که این اقدامات سریع و مؤثر خاری بود در چشم دشمنان اسلام و این مرز و بوم.
به موازات این فعالیتهای قهرمانانه و ایثارگرانه،در توسعه فعالیت پالایشگاه در کلیه زمینه ها، علیرغم وجود فشارهای اقتصادی و سیاسی استکبار جهانی و جنگ تحمیلی هشت ساله، کارکنان پالایشگاه تبریز با بهره گیری از توانایی علمی و کارائی خود حماسه آفرینی ها کرده اندکه به عنوان نمونه می توان اجرای موفقیت آمیز طرح ازدیاد ظرفیت پالایشگاه را در سه مرحله نام برد که این پروژه به دست کارکنان پالایشگاه با رعایت اصل صرفه جوئی در هزینه و وقت انجام یافت که از نظر عوامل یادشده قبل مقایسه با اجرای طرحهای انجام یافته توسط خارجیان صاحب نام در این صنعت نبوده و ورقی زرین بر صفحات دفتر پر افتخار این پالایشگاه افزوده که نتیجه این تلاش همه جانبه ازدیاد ظرفیت از 80000 بشکه در روز قبل از جنگ تحمیلی به 115000 بشکه در روز در حال حاضر است.

ساختار کامپوزیت مواد هوشمند، توانایی ترکیب تراکم پایین و خواص مکانیکی و حرارتی بالای مواد کامپوزیت همراه با توانایی تفکیک ناپذیر مواد هوشمند در حس و تطبیق خود با محیط را فراهم می کند. بنابراین استفاده از ساختار هوشمند، به طور چشمگیری توانای بهبود کارایی سازه های فضایی را فراهم می کند. سازه های هوشمند از سازه های متداول، به وسیله المان های حسگر و محرک کنترل می شود را می توان تشخیص داد. یک نمونه استفاده از سازه هوشمند، حسگرهای استفاده شده برای کنترل سلامتی عکس العمل مکانیکی سازه در اثر تغییرات جابه جایی ها، کرنش ها و یا شتاب ها می باشد. به این ترتیب که واکنش نامطلوب یا نامساعد سازه در حسگرها دریافت می شود و یک کنترل کننده ورودی مناسب را به عملگردها می دهد و عملگرها به این ورودی واکنش نشان می دهند و تولید یک واکنش مکانیکی مطابق تغییر ایجاد شده در سازه می کنند، که سود بخش تر یا حالت قابل قبول تری می باشد.
توانایی مواد هوشمند در حس کردن و با محیط وفق دادن، باعث شده در محدوده وسیعی شامل میرا کردن ارتعاش سازه های هوای، کنترل صدای روتور هلیکوپتر، کنترل پل ها، کنترلی شکل خرپاهای فضایی بزرگ، کنترل ائیروالاستیک پرو از اجزای هوای، کنترل لرزش ساختمان ها و غیره کاربرد داشته باشند.
کرالی در سال 1993 و لوئی در سال 1997، تحقیق کاملی از حالت جاری سازه های هوشمند برای کاربردهای فضایی انجام دادند.
مواد مختلف متفاوتی را می توان هم به عنوان المان حسگر و هم عملگر در سازه های کاربردی هوشمند مورد استفاده قرار داد. بستگی به مواد ویژه انتخاب شده، المان های حسگر و عملگر از طریق الکتریک، مگنتیک، حرارت یا انرژی نور کنترل می شوند.
ماده بعضی از عملگر و حسگرهای معمول شامل: مواد پیزوالکتریک، آلیاژهای حافظه شکل، فیبر نوری، مواد الکترواسترکتیو و مواد مگنتو استرکتیو می باشند که فقط مواد پیزوالکتریک دارای توانایی منحصر به فردی می باشند که هم به عنوان حسگر و عملگر کاربرد دارند.

چسباندن یا لایه گذاری تکه های زیادی از این مواد در سازه ها، امکان حس کردن کرنش ها و اعمال تنش برای کنترل آنها را به خوبی فراهم می کند. با توجه به ابعاد کوچک آنها، تعداد زیادی از آنها را می توان در سازه ها مورد استفاده قرار داد بدون اینکه جرم سازه به میزان قابل توجهی زیاد شود.
از دیگر مزایای مواد پیزوالکتریک که کمک می کند به شناخت محبوبیت گسترده آنها شامل: ادغام ساده در سازه ها، به آسانی می توان پیزوپلیمرها و پیزوسرامیک ها را به صورت تجاری تهیه کرد و نیز تبحر استفاده از این مواد از کاربردهای قبلی در مبدل ها افزایش یافته است.
در این پروژه سعی شده است تاثیر میدان های الکتریکی، حرارتی و مکانیکی در تیرهای مرکب ترمو پیزوالاستیک مورد بررسی واقع شود. بنابراین قبل از اینکه این مواد در ساختارهای هوشمند استفاده شوند، تمام مشخصه های کوپل شده مکانیک، الکتریک و حرارت مواد هوشمند باید مشخص شده باشد. به همین منظور تحقیقات وسیعی از سال 1980 در مورد بررسی کردن هردو حالت حسگر و عملگر مواد هوشمند انجام شده است.
2-1) آشنایی مختصر با سازه های هوشمند
در دو دهه گذشته، حوزه مورد بحث مواد ساختارهای هوشمند، شاهد رشد شگرف در پژوهش و توسعه تجارب بوده است. همایش های بیشمار، سمینارها، کارگاه ها، کتب و ژورنال هایی وجود دارد که به مواد و سازه های هوشمند اختصاص یافته است و این پیشرفت و ترقی بر این گواه استوار است. وسعت این مقالات موید ملاحظاتی خاص در مورد ماهیت مربوط به رشته علمی فوق الذکر است. فیزیکدان ها، ریاضیدان ها و مهندسین مکانیک همگی درگیر توسعه و پیشرفت قسمتی از مواد و سازه های هوشمند می باشند.
یک دلیل برای این فعالیت آن است که شاید ساختن انواع مطمئن تری از سازه ها و سیستم های با قابلیت سازگاری و یا اصلاح برای تغییر شرایط عملیاتی ممکن شود. فائده وارد کردن این نوع مخصوص از مواد درون سازه ها آن است که می توانند با دریافت و تحریک کرنش ها به طور مستقیم در مکانیزم مناسب قسمتی از سازه ها را به کار اندازند.
مفهوم تکنولوژی این نوع از مواد بی اندازه گسترده است. آگاهی سازه ها از سلامت خود، کنترل از دو ویژگی مفید در عملکرد پردازش فرآیند دیده بانی؛ ارتعاشات محدود شده و کنترل شده و کاربردهای درمانی تنها از این موارد می باشند. در ابتدای قرن بیست و یکم، ما در حال به دست آوردن تجارب و پژوهش در مورد نسل بعدی از مواد هوشمند سیستم های سازه ای هستیم. نسل بعدی از سیستم های مواد هوشمند دارای خصایص حرارتی، الکتریکی، گشتاور مکانیکی، تابع سازی، هوشمند و کوچک سازی (اندازه های کمتر از نانومتر) خواهند بود. با ظهور این نسل از مواد، قابلیت اطمینان و بی نقصی این سیستم ها آنها را مناسب بحث روز می کند. این سیستم ها در شرایط متنوعی کار می کنند آنها تمام طیف های مغناطیسی، الکتریکی، مکانیکی و حرارتی را پوشش می دهند. این شرایط می تواند از درجه حرارت های خیلی پایین تا خیلی بالا تغییر کند و در فشارهای پایین، فشارهای بالا، سطح بسیار خیلی کم تا بسیار زیاد، سطح کرنش پایین تا سطح کرنش بالا و میدان های الکتریکی و مغناطیسی کم تا زیاد نیز تغییر می کند. بعضی از محیط های عملیاتی مانند حرارت ایرادات جدی در طراحی و نگهداری سیستم های سازه ای هوشمند ایجاد می کنند. بررسی آزمایشی در مورد مواد هوشمد و سیستم های سازه ای به هرحال ممکن است پرهزینه باشد و بنابراین باید با روش های مختلف، نخست تئوری حاکم بر آن کامل شود.