先进的结构损伤检测理论与应用

本书全面回顾了各种监测技术的最新进展以及其在结构健康监测（SHM）中的应用。本书强调基本概念、基本原理和典型应用，并侧重理论方法研究和工程应用的有机结合，内容涉及弹性波数值模拟、非线性声学、探测概率模型、压电传感技术、模态滤波技术、热成像技术以及基于视觉的监测技术等诸多学科，充分体现了损伤探测和结构健康监测的技术前沿。全书共分10章：第1章引论，第2章介绍弹性波在平面结构中传播的数值模拟方法，第3章介绍结构健康监测系统（SHM）辅助探测概率模型的应用，第4章提供了非线性声学在SHM中应用的状况，第5章讨论用于产生和传感表面波和兰姆波的压电换能器，第6章给出了机电阻抗（EMI）方法，第7章回顾了采用传感器阵列选取兰姆波聚焦的方法，第8章介绍了模态滤波器的理论和应用，第9章讨论了在无损评价（NDE）和结构健康监测（SHM）中使用热成像技术的不同方式，第10章介绍了基于视觉的监测系统。本书收集了近年来结构健康监测、损伤探测以及压电传感技术等方面的最新研究成果，并包括大量相关示例，内容新颖，图表清晰，实用性强。本书可供从事无损检测、SHM以及相关传感技术研究的科研人员、工程技术人员使用，也可供机械和土木工程等领域的本科生和研究生参考。 
　　
　　译者序
　　
　　原书前言
　　
　　第1章引论1
　　
　　1.1引言1
　　
　　1.2结构损伤和结构损伤探测1
　　
　　1.3SHM作为NDT的深化3
　　
　　1.4SHM的跨学科性质4
　　
　　1.5SHM系统的结构7
　　
　　1.5.1局部SHM方法8
　　
　　1.5.2整体SHM方法8
　　
　　1.6与SHM系统设计有关的方面10
　　
　　1.6.1设计原则11
　　
　　参考文献12
　　
　　第2章弹性波传播的数值模拟14
　　
　　2.1引言14
　　
　　2.2建模方法15
　　
　　2.2.1有限差分法15
　　
　　2.2.2有限元法16
　　
　　2.2.3谱单元法17
　　
　　2.2.4边界元法19
　　
　　2.2.5有限体积法20
　　
　　2.2.6其他数值方法21
　　
　　2.2.7时间离散化23
　　
　　2.3混合和多尺度建模25
　　
　　2.4局部交互仿真方法(LISA)29
　　
　　2.4.1GPU实现31
　　
　　2.4.2进一步发展的基于GPU的LISA软件包33
　　
　　2.4.3cuLISA3D解算器的性能33
　　
　　2.5耦合方案35
　　
　　2.6损伤模型41
　　
　　2.7波传播的吸收边界条件42
　　
　　2.8结论44
　　
　　参考文献45
　　
　　第3章结构健康监测中的辅助探测
　　
　　概率模型51
　　
　　3.1引言51
　　
　　3.2探测概率52
　　
　　3.3POD的理论方面53
　　
　　3.3.1击中/脱靶分析53
　　
　　3.3.2信号响应分析55
　　
　　3.3.3置信区间56
　　
　　3.3.4误报率57
　　
　　3.4从POD到MAPOD57
　　
　　3.5SHM的POD58
　　
　　3.6考虑缺陷几何不确定性的SHM系统的MAPOD59
　　
　　3.6.1SHM系统59
　　
　　3.6.2仿真框架60
　　
　　3.6.3可靠性评估60
　　
　　3.7结论63
　　
　　参考文献63
　　
　　第4章非线性声学66
　　
　　4.1引言66
　　
　　4.2理论背景67
　　
　　4.2.1接触声学的非线性69
　　
　　4.2.2非线性共振71
　　
　　4.2.3混频72
　　
　　4.3损伤探测方法和应用77
　　
　　4.3.1损伤探测非线性声学78
　　
　　4.4结论93
　　
　　参考文献94
　　
　　第5章导波压电复合材料传感器97
　　
　　5.1引言97
　　
　　5.2导波压电传感器98
　　
　　5.2.1压电元件98
　　
　　5.2.2基于压电复合材料的
　　
　　传感器98
　　
　　5.2.3交****指型传感器101
　　
　　5.3基于MFC的新型IDT-DS105
　　
　　5.4兰姆波生成压电复合材料传感器107
　　
　　5.4.1数值模拟107
　　
　　5.4.2实验验证109
　　
　　5.4.3数值模拟与实验结果109
　　
　　5.4.4讨论116
　　
　　5.5IDT-DS4的兰姆波传感特性117
　　
　　5.5.1数值模拟117
　　
　　5.5.2实验验证119
　　
　　5.6结论121
　　
　　附录121
　　
　　参考文献122
　　
　　第6章机电阻抗方法125
　　
　　6.1引言125
　　
　　6.2理论背景126
　　
　　6.2.1机电阻抗的定义126
　　
　　6.2.2测量技术127
　　
　　6.2.3损伤探测算法129
　　
　　6.3数值模拟129
　　
　　6.3.1基于有限元的机电阻抗建模方法130
　　
　　6.3.2不确定性和敏感性分析134
　　
　　6.3.3讨论137
　　
　　6.4先进SHM系统138
　　
　　6.5实验室测试140
　　
　　6.5.1板结构试验140
　　
　　6.5.2管道截面的状态监测144
　　
　　6.5.3讨论146
　　
　　6.6飞机结构应用验证147
　　
　　6.6.1主起落架舱螺栓联接的监测147
　　
　　6.6.2铆接机身面板监测152
　　
　　6.6.3讨论154
　　
　　6.7结论154
　　
　　参考文献155
　　
　　第7章导波波束的形成157
　　
　　7.1引言157
　　
　　7.2理论158
　　
　　7.2.1合成孔径成像158
　　
　　7.2.2有效孔径概念162
　　
　　7.2.3成像方案164
　　
　　7.2.4自聚焦阵列166
　　
　　7.3数值结果168
　　
　　7.3.1有效孔径实例168
　　
　　7.3.2星形阵列成像170
　　
　　7.3.3DORT-CWT方法的数值验证174
　　
　　7.4实验结果176
　　
　　7.4.1实验装置176
　　
　　7.4.2传感阵列的实验评估176
　　
　　7.4.3有效孔径的实验评估178
　　
　　7.4.4使用合成孔径的损伤成像179
　　
　　7.4.5DORT-CWT方法的实验验证179
　　
　　7.4.6基于自聚焦发射阵列的损伤成像182
　　
　　7.5讨论183
　　
　　7.6结论184
　　
　　参考文献185
　　
　　第8章模态滤波技术187
　　
　　8.1引言187
　　
　　8.2当前发展状况188
　　
　　8.3方法的制定192
　　
　　8.4方法的数值验证195
　　
　　8.4.1用于模拟的模型195
　　
　　8.4.2测试程序196
　　
　　8.4.3分析的结果197
　　
　　8.4.4基于模型的探测概率200
　　
　　8.5基于模态过滤的监测系统202
　　
　　8.5.1主要假设202
　　
　　8.5.2测量诊断装置203
　　
　　8.5.3模态分析和模态过滤软件204
　　
　　8.6实验室测试206
　　
　　8.6.1测试程序206
　　
　　8.6.2实验结果207
　　
　　8.6.3探测分析的概率212
　　
　　8.7操作测试214
　　
　　8.8结论217
　　
　　参考文献218
　　
　　第9章振动红外热成像法219
　　
　　9.1引言219
　　
　　9.2热成像无损检测技术现状219
　　
　　9.3振动热成像检测系统的发展227
　　
　　9.4虚拟测试230
　　
　　9.5实验室测试235
　　
　　9.6现场测量237
　　
　　9.7概要和结论239
　　
　　参考文献240
　　
　　第10章基于视觉的监测系统242
　　
　　10.1引言242
　　
　　10.2当前发展现状243
　　
　　10.3数字图像相关法的挠度测量244
　　
　　10.4图像配准和平面矫正247
　　
　　10.5自动特征检测和匹配249
　　
　　10.5.1基于挠度变形的损伤检测和定位250
　　
　　10.6软件工具开发252
　　
　　10.7方法的数值研究253
　　
　　10.7.1视觉测量系统的数值模型253
　　
　　10.7.2方法的不确定性研究253
　　
　　10.7.3基于概率模型的损伤探测260
　　
　　10.8方法的实验室研究263
　　
　　10.8.1实验室设置方法的测试264
　　
　　10.8.2实验室研究方法的探测概率264
　　
　　10.8.3开发方法的精度研究270
　　
　　10.9方法的关键研究和评价272
　　
　　10.9.1电车高架桥挠度监测272
　　
　　10.10结论275
　　
　　参考文献275 
　　
　　 邮购信息：
　　地    址：北京市西城区北三环中路甲29号华尊大厦A座405室(邮编：100029)
　　电    话：010-82024981-12  发行部
       邮    箱：wangy@upsapp.com
　　户    名：北京三之联广告有限公司
　　开户行：交通银行股份有限公司北京北三环中路支行
　　账   号：110060567018150018791

ISBN：978-7-111-48258-1    出版社：机械工业出版社     出版日期：2015-1-1   装帧：平装    定价：￥99.00    类别：电气