本课题由国家自然科学基金项目“碳纤维智能层的多场耦合机理及其场域诊断”(10672128)资助。 为了检测面域上的应变信息，可将传感材料连续的覆盖在混凝土结构表面形成一个智能层，并利用其功能特性将结构的应变场转化为易于检测的电流场，通过对电场的检测来感知所覆盖的结构区域内任意点不同的应变或捕捉其损伤。短切碳纤维机敏混凝土和碳纤维毡具有极高的压阻敏感性，可以作为上述的智能层使用，在本文中将它们定义为碳纤维智能层。 伴随着研究的逐渐深入，需要在原理性试验的基础上提出相关的理论并加以验证，这时候数值模拟计算的重要性就凸现出来。一方面，数值模拟可以根据假设理论进行计算并与真实试验的结果加以比较以检验假设理论的合理性；另一方面，可以人为的去除一些非主要因素的影响，为不断深入的理论研究提供更多、更理想的“虚拟实验”，而且借助虚拟试验，可以部分的省去碳纤维智能层制作周期长、工艺复杂带来的麻烦，从而可以节省时间、提高效率。在这两点上来讲，本文的研究是具有十分重要意义的。 本文的主要成果及创新之处如下： 1、模拟了力场作用下电势场分布情况及随力场而发生变化的规律，分析试验中差动法初值不为零的原因及解决方案，并探讨了利用智能层的压敏特性对简支梁的跨中挠度进行检测的可行性。 2、研究梁在出现结构损伤时智能层的响应情况，提出判定损伤位置及损伤程度的方法，并验证该方法的可行性。 3、模拟梁在动荷载作用下以及在结构发生动态损伤时智能层的响应情况。本文研究成果，对碳纤维智能层的理论研究及工程应用均具有重要指导意义。