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第1章 绪论 1

1.1 结构健康监测基础和概念 1

1.2 结构的断裂与失效 2

1.3 飞机结构完整性大纲 6

1.4 基于SHM的优化诊断和预测 11

1.5 关于本书 12

参考文献 13

第2章 电主动和磁主动材料 14

2.1 引言 14

2.2 压电效应 14

2.3 压电现象 21

2.4 钙钛矿陶瓷 22

2.5 压电聚合物 29

2.6 磁致伸缩材料 30

2.7 总结 32

2.8 问题和练习 33

参考文献 33

第3章 振动基础 34

3.1 引言 34

3.2 单自由度振动分析 34

3.3 杆的轴向振动 52

3.4 梁的弯曲振动 69

3.5 轴的扭转振动 85

3.6 弹性长条的水平剪切振动 88

3.7 梁的垂直剪切振动 91

3.8 总结 92

3.9 问题和练习 92

参考文献 94

第4章 板的振动 95

4.1 引言 95

4.2 板振动的弹性方程 95

4.3 矩形板的轴向振动 95

4.4 圆板的轴向振动 98

4.5 矩形板的弯曲振动 108

4.6 圆板的弯曲振动 118

4.7 总结 131

4.8 问题和练习 131

参考文献 132

第5章 弹性波 133

5.1 引言 133

5.2 固体和结构中的弹性波传播概述 133

5.3 杆中的轴向波 134

5.4 梁中的弯曲波 155

5.5 轴中的扭转波 173

5.6 长条中的水平剪切波 173

5.7 梁中的纵向剪切波 175

5.8 板波 175

5.9 平面波、球波和环形波波阵面 186

5.10 无限大弹性介质中的体波 192

5.11 总结 201

5.12 问题和练习 201

参考文献 204

第6章 导波 205

6.1 引言 205

6.2 Rayleigh波 205

6.3 SH板波 209

6.4 Lamb波 215

6.5 环形峰Lamb波 229

6.6 板中导波的概述 244

6.7 管和壳中的导波 247

6.8 总结 250

6.9 问题和练习 251

参考文献 251

第7章 压电晶片主动传感器 252

7.1 引言 252

7.2 PWAS驱动器 253

7.3 PWAS应力和应变测量 258

7.4 厚度对PWAS激励与传感的影响 263

7.5 基于PWAS的振动传感 264

7.6 基于PWAS的波传感 267

7.7 PWAS的安装与质量检查 269

7.8 PWAS的耐久性和存活能力 274

7.9 PWAS在SHM中的典型应用 278

7.10 总结 280

7.11 问题和练习 280

参考文献 281

第8章 PWAS与被监测结构的耦合 282

8.1 引言 282

8.2 1-D剪切层耦合分析 283

8.3 矩形PWAS的2-D剪切滞分析 293

8.4 圆形PWAS的剪切层分析 302

8.5 PWAS与结构间的能量传递 309

8.6 总结 319

8.7 问题和练习 319

参考文献 320

第9章 PWAS谐振器 321

9.1 引言 321

9.2 1-D PWAS谐振器 321

9.3 圆形PWAS谐振器 341

9.4 PWAS谐振器的耦合场分析 351

9.5 有约束的PWAS 354

9.6 总结 365

9.7 问题和练习 365

参考文献 366

第10章 基于PWAS的模态传感器高频振动SHM——机电阻抗法 367

10.1 引言 367

10.2 基于PWAS的1-D模态传感器 370

10.3 基于PWAS的2-D圆形模态传感器 382

10.4 基于PWAS的模态传感器的损伤检测 390

10.5 基于PWAS的模态传感器耦合场FEM分析 407

10.6 总结 411

10.7 问题和练习 411

参考文献 412

第11章 基于PWAS的波调制 413

11.1 引言 413

11.2 基于PWAS的轴向波调制 413

11.3 基于PWAS的弯曲波调制 417

11.4 基于1-D PWAS的Lamb波调制 422

11.5 基于圆形PWAS的Lamb波调制 431

11.6 圆形PWAS调制分析中的Hankel变换 439

11.7 PWAS Lamb波调制的实验验证 447

11.8 矩形PWAS的方向性 455

11.9 总结 461

11.10 问题和练习 461

参考文献 463

第12章 基于PWAS的导波SHM 464

12.1 引言 464

12.2 1-D建模与实验 471

12.3 2-D PWAS波传播实验 481

12.4 基于PWAS的嵌入式一发一收超声检测 486

12.5 基于PWAS的嵌入式脉冲回波超声检测 491

12.6 PWAS时间反转方法 493

12.7 偏移技术 506

12.8 基于PWAS的被动声波传感器 506

12.9 总结 509

12.10 问题和练习 510

参考文献 511

第13章 基于PWAS的在线相控阵方法 512

13.1 引言 512

13.2 传统超声NDE中的相控阵 513

13.3 1-D线性PWAS相控阵 515

13.4 线性PWAS阵列的进一步实验 525

13.5 PWAS相控阵波束成型的优化 538

13.6 PWAS相控阵的通用公式 547

13.7 2-D平面PWAS相控阵研究 555

13.8 2-D嵌入式超声结构雷达 560

13.9 基于矩形PWAS阵列的损伤检测实验 566

13.10 基于傅里叶变换的相控阵分析 572

13.11 总结 583

13.12 问题和练习 583

参考文献 584

第14章 基于PWAS的SHM信号处理与模式识别 585

14.1 引言 585

14.2 损伤识别理论及进展 585

14.3 从傅里叶变换到短时傅里叶变换 590

14.4 小波分析 596

14.5 神经网络 611

14.6 特征提取 618

14.7 基于E/M阻抗的PWAS损伤检测算法 620

14.8 总结 621

14.9 问题和练习 622

参考文献 622

第15章 基于PWAS的多种SHM案例：实验信号中的损伤因子 623

15.1 引言 623

15.2 案例1：基于E/M阻抗的圆板损伤检测 623

15.3 案例2：老龄飞行器壁板中的损伤检测 642

15.4 总结 654

参考文献 655

注释表 656

缩略词 666

重要词汇 668

附录A数学预备知识 678

附录B弹性符号和公式 679

彩图 680