《先進的結構損傷檢測理論與套用》是2015年機械工業出版社出版的圖書，作者是Tadeusz Stepinski。
基本介紹
- 書名：先進的結構損傷檢測理論與套用
- 作者：（波）Tadeusz Stepinski
- 譯者：丁克勤
- ISBN：978-7-111-48258-1
- 頁數：277
- 定價：99.00
- 出版社：機械工業出版社
- 出版時間：2015年1月
- 裝幀：平裝
- 開本：16
- 叢書名：國際電氣工程先進技術譯叢
內容簡介,目錄,
內容簡介
本書全面回顧了各種監測技術的最新進展以及其在結構健康監測（SHM）中的套用。本書強調基本概念、基本原理和典型套用，並側重理論方法研究和工程套用的有機結合，內容涉及彈性波數值模擬、非線性聲學、探測機率模型、壓電感測技術、模態濾波技術、熱成像技術以及基於視覺的監測技術等諸多學科，充分體現了損傷探測和結構健康監測的技術前沿。全書共分10章：第1章引論，第2章介紹彈性波在平面結構中傳播的數值模擬方法，第3章介紹結構健康監測系統（SHM）輔助探測機率模型的套用，第4章提供了非線性聲學在SHM中套用的狀況，第5章討論用於產生和感測表面波和蘭姆波的壓電換能器，第6章給出了機電阻抗（EMI）方法，第7章回顧了採用感測器陣列選取蘭姆波聚焦的方法，第8章介紹了模態濾波器的理論和套用，第9章討論了在無損評價（NDE）和結構健康監測（SHM）中使用熱成像技術的不同方式，第10章介紹了基於視覺的監測系統。本書收集了近年來結構健康監測、損傷探測以及壓電感測技術等方面的最新研究成果，並包括大量相關示例，內容新穎，圖表清晰，實用性強。本書可供從事無損檢測、SHM以及相關感測技術研究的科研人員、工程技術人員使用，也可供機械和土木工程等領域的本科生和研究生參考。
目錄
譯者序
原書前言
第1章引論1
1.1引言 1
1.2結構損傷和結構損傷探測 1
1.3SHM作為NDT的深化 3
1.4SHM的跨學科性質 4
1.5SHM系統的結構7
1.5.1局部SHM方法8
1.5.2整體SHM方法 8
1.6與SHM系統設計有關的方面10
1.6.1設計原則11
參考文獻12
第2章彈性波傳播的數值模擬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譜單元法 17
2.2.4邊界元法19
2.2.5有限體積法 20
2.2.6其他數值方法 21
2.2.7時間離散化 23
2.3混合和多尺度建模25
2.4局部互動仿真方法(LISA) 29
2.4.1GPU實現 31
2.4.2進一步發展的基於GPU的LISA軟體包33
2.4.3cuLISA3D解算器的性能 33
2.5耦合方案 35
2.6損傷模型 41
2.7波傳播的吸收邊界條件42
2.8結論 44
參考文獻45
第3章結構健康監測中的輔助探測
機率模型51
3.1引言 51
3.2探測機率 52
3.3POD的理論方面 53
3.3.1擊中/脫靶分析 53
3.3.2信號回響分析 55
3.3.3置信區間 56
3.3.4誤報率 57
3.4從POD到 MAPOD57
3.5SHM的POD 58
3.6考慮缺陷幾何不確定性的SHM系統的MAPOD59
3.6.1SHM系統 59
3.6.2仿真框架60
3.6.3可靠性評估 60
3.7結論 63
參考文獻 63
第4章非線性聲學 66
4.1引言 66
4.2理論背景 67
4.2.1接觸聲學的非線性69
4.2.2非線性共振 71
4.2.3混頻72
4.3損傷探測方法和套用 77
4.3.1損傷探測非線性聲學 78
4.4結論93
參考文獻 94
第5章導波壓電複合材料感測器97
5.1引言97
5.2導波壓電感測器 98
5.2.1壓電元件 98
5.2.2基於壓電複合材料的
感測器98
5.2.3交叉指型感測器 101
5.3基於MFC 的新型IDT-DS105
5.4蘭姆波生成壓電複合材料感測器107
5.4.1數值模擬107
5.4.2實驗驗證 109
5.4.3數值模擬與實驗結果 109
5.4.4討論116
5.5IDT-DS4的蘭姆波感測特性117
5.5.1數值模擬 117
5.5.2實驗驗證119
5.6結論121
附錄121
參考文獻122
第6章機電阻抗方法 125
6.1引言 125
6.2理論背景126
6.2.1機電阻抗的定義 126
6.2.2測量技術 127
6.2.3損傷探測算法 129
6.3數值模擬 129
6.3.1基於有限元的機電阻抗建模方法130
6.3.2不確定性和敏感性分析 134
6.3.3討論 137
6.4先進SHM系統 138
6.5實驗室測試140
6.5.1板結構試驗140
6.5.2管道截面的狀態監測 144
6.5.3討論 146
6.6飛機結構套用驗證 147
6.6.1主起落架艙螺栓聯接的監測147
6.6.2鉚接機身面板監測152
6.6.3討論 154
6.7結論 154
參考文獻 155
第7章導波波束的形成 157
7.1引言 157
7.2理論158
7.2.1合成孔徑成像 158
7.2.2有效孔徑概念 162
7.2.3成像方案 164
7.2.4自聚焦陣列 166
7.3數值結果 168
7.3.1有效孔徑實例 168
7.3.2星形陣列成像 170
7.3.3DORT-CWT方法的數值驗證 174
7.4實驗結果176
7.4.1實驗裝置 176
7.4.2感測陣列的實驗評估 176
7.4.3有效孔徑的實驗評估 178
7.4.4使用合成孔徑的損傷成像179
7.4.5DORT-CWT方法的實驗驗證 179
7.4.6基於自聚焦發射陣列的損傷成像182
7.5討論 183
7.6結論 184
參考文獻 185
第8章模態濾波技術 187
8.1引言 187
8.2當前發展狀況 188
8.3方法的制定192
8.4方法的數值驗證 195
8.4.1用於模擬的模型195
8.4.2測試程式196
8.4.3分析的結果 197
8.4.4基於模型的探測機率 200
8.5基於模態過濾的監測系統 202
8.5.1主要假設 202
8.5.2測量診斷裝置203
8.5.3模態分析和模態過濾軟體204
8.6實驗室測試206
8.6.1測試程式 206
8.6.2實驗結果 207
8.6.3探測分析的機率 212
8.7操作測試214
8.8結論 217
參考文獻218
第9章振動紅外熱成像法219
9.1引言 219
9.2熱成像無損檢測技術現狀 219
9.3振動熱成像檢測系統的發展227
9.4虛擬測試230
9.5實驗室測試 235
9.6現場測量237
9.7概要和結論 239
參考文獻 240
第10章基於視覺的監測系統242
10.1引言 242
10.2當前發展現狀 243
10.3數字圖像相關法的撓度測量 244
10.4圖像配準和平面矯正 247
10.5自動特徵檢測和匹配249
10.5.1基於撓度變形的損傷檢測和定位250
10.6軟體工具開發252
10.7方法的數值研究 253
10.7.1視覺測量系統的數值模型 253
10.7.2方法的不確定性研究 253
10.7.3基於機率模型的損傷探測260
10.8方法的實驗室研究 263
10.8.1實驗室設定方法的測試264
10.8.2實驗室研究方法的探測機率 264
10.8.3開發方法的精度研究 270
10.9方法的關鍵研究和評價 272
10.9.1電車高架橋撓度監測 272
10.10結論 275
參考文獻 275
原書前言
第1章引論1
1.1引言 1
1.2結構損傷和結構損傷探測 1
1.3SHM作為NDT的深化 3
1.4SHM的跨學科性質 4
1.5SHM系統的結構7
1.5.1局部SHM方法8
1.5.2整體SHM方法 8
1.6與SHM系統設計有關的方面10
1.6.1設計原則11
參考文獻12
第2章彈性波傳播的數值模擬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譜單元法 17
2.2.4邊界元法19
2.2.5有限體積法 20
2.2.6其他數值方法 21
2.2.7時間離散化 23
2.3混合和多尺度建模25
2.4局部互動仿真方法(LISA) 29
2.4.1GPU實現 31
2.4.2進一步發展的基於GPU的LISA軟體包33
2.4.3cuLISA3D解算器的性能 33
2.5耦合方案 35
2.6損傷模型 41
2.7波傳播的吸收邊界條件42
2.8結論 44
參考文獻45
第3章結構健康監測中的輔助探測
機率模型51
3.1引言 51
3.2探測機率 52
3.3POD的理論方面 53
3.3.1擊中/脫靶分析 53
3.3.2信號回響分析 55
3.3.3置信區間 56
3.3.4誤報率 57
3.4從POD到 MAPOD57
3.5SHM的POD 58
3.6考慮缺陷幾何不確定性的SHM系統的MAPOD59
3.6.1SHM系統 59
3.6.2仿真框架60
3.6.3可靠性評估 60
3.7結論 63
參考文獻 63
第4章非線性聲學 66
4.1引言 66
4.2理論背景 67
4.2.1接觸聲學的非線性69
4.2.2非線性共振 71
4.2.3混頻72
4.3損傷探測方法和套用 77
4.3.1損傷探測非線性聲學 78
4.4結論93
參考文獻 94
第5章導波壓電複合材料感測器97
5.1引言97
5.2導波壓電感測器 98
5.2.1壓電元件 98
5.2.2基於壓電複合材料的
感測器98
5.2.3交叉指型感測器 101
5.3基於MFC 的新型IDT-DS105
5.4蘭姆波生成壓電複合材料感測器107
5.4.1數值模擬107
5.4.2實驗驗證 109
5.4.3數值模擬與實驗結果 109
5.4.4討論116
5.5IDT-DS4的蘭姆波感測特性117
5.5.1數值模擬 117
5.5.2實驗驗證119
5.6結論121
附錄121
參考文獻122
第6章機電阻抗方法 125
6.1引言 125
6.2理論背景126
6.2.1機電阻抗的定義 126
6.2.2測量技術 127
6.2.3損傷探測算法 129
6.3數值模擬 129
6.3.1基於有限元的機電阻抗建模方法130
6.3.2不確定性和敏感性分析 134
6.3.3討論 137
6.4先進SHM系統 138
6.5實驗室測試140
6.5.1板結構試驗140
6.5.2管道截面的狀態監測 144
6.5.3討論 146
6.6飛機結構套用驗證 147
6.6.1主起落架艙螺栓聯接的監測147
6.6.2鉚接機身面板監測152
6.6.3討論 154
6.7結論 154
參考文獻 155
第7章導波波束的形成 157
7.1引言 157
7.2理論158
7.2.1合成孔徑成像 158
7.2.2有效孔徑概念 162
7.2.3成像方案 164
7.2.4自聚焦陣列 166
7.3數值結果 168
7.3.1有效孔徑實例 168
7.3.2星形陣列成像 170
7.3.3DORT-CWT方法的數值驗證 174
7.4實驗結果176
7.4.1實驗裝置 176
7.4.2感測陣列的實驗評估 176
7.4.3有效孔徑的實驗評估 178
7.4.4使用合成孔徑的損傷成像179
7.4.5DORT-CWT方法的實驗驗證 179
7.4.6基於自聚焦發射陣列的損傷成像182
7.5討論 183
7.6結論 184
參考文獻 185
第8章模態濾波技術 187
8.1引言 187
8.2當前發展狀況 188
8.3方法的制定192
8.4方法的數值驗證 195
8.4.1用於模擬的模型195
8.4.2測試程式196
8.4.3分析的結果 197
8.4.4基於模型的探測機率 200
8.5基於模態過濾的監測系統 202
8.5.1主要假設 202
8.5.2測量診斷裝置203
8.5.3模態分析和模態過濾軟體204
8.6實驗室測試206
8.6.1測試程式 206
8.6.2實驗結果 207
8.6.3探測分析的機率 212
8.7操作測試214
8.8結論 217
參考文獻218
第9章振動紅外熱成像法219
9.1引言 219
9.2熱成像無損檢測技術現狀 219
9.3振動熱成像檢測系統的發展227
9.4虛擬測試230
9.5實驗室測試 235
9.6現場測量237
9.7概要和結論 239
參考文獻 240
第10章基於視覺的監測系統242
10.1引言 242
10.2當前發展現狀 243
10.3數字圖像相關法的撓度測量 244
10.4圖像配準和平面矯正 247
10.5自動特徵檢測和匹配249
10.5.1基於撓度變形的損傷檢測和定位250
10.6軟體工具開發252
10.7方法的數值研究 253
10.7.1視覺測量系統的數值模型 253
10.7.2方法的不確定性研究 253
10.7.3基於機率模型的損傷探測260
10.8方法的實驗室研究 263
10.8.1實驗室設定方法的測試264
10.8.2實驗室研究方法的探測機率 264
10.8.3開發方法的精度研究 270
10.9方法的關鍵研究和評價 272
10.9.1電車高架橋撓度監測 272
10.10結論 275
參考文獻 275
