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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 结构裂纹损伤模拟研究 2

1.2.1 短梁模型 2

1.2.2 缩减的弹性模量模型 3

1.2.3 有限元模型 3

1.2.4 离散-连续模型 4

1.3 结构振动能量流研究 6

1.4 结构损伤识别方法研究 10

1.4.1 基于固有频率变化的损伤识别 11

1.4.2 基于振型变化的损伤识别 12

1.4.3 基于柔度变化的损伤识别 12

1.4.4 基于刚度变化的损伤识别 12

1.4.5 基于频响函数的损伤识别 13

1.4.6 基于受控结构动力特性的损伤识别 13

1.5 振动能量流测量和试验研究 15

1.5.1 接触方法 15

1.5.2 非接触方法 17

1.6 本书的主要内容 18

参考文献 19

第2章 结构振动波传播与振动能量流 35

2.1 引言 35

2.2 结构振动波传播 35

2.2.1 固体弹性介质中的弹性波 35

2.2.2 结构中的纵波 37

2.2.3 结构中的弯曲波 39

2.3 振动能量流方法 40

2.3.1 无限长直梁的振动能量流特性 41

2.3.2 周期简支直梁中的振动能量流传播 43

2.4 本章小结 46

参考文献 46

第3章 裂纹损伤结构的局部柔度与线弹簧模型 47

3.1 引言 47

3.2 一维损伤结构的裂纹局部柔度 48

3.2.1 耦合外力作用下的裂纹梁单元局部柔度矩阵 48

3.2.2 弯曲载荷作用下裂纹梁单元的局部柔度 52

3.3 板壳结构中损伤裂纹的线弹簧模型 55

3.3.1 表面裂纹的线弹簧模型 55

3.3.2 拉伸、弯曲载荷作用下的单边裂纹板 58

3.3.3 内埋裂纹的线弹簧模型 59

3.4 本章小结 61

参考文献 62

第4章 裂纹损伤梁结构的振动能量流特性与损伤识别 63

4.1 引言 63

4.2 梁结构的弯曲振动 63

4.2.1 完善Timoshenko梁的弯曲振动 63

4.2.2 含裂纹的无限长Timoshenko梁的弯曲振动 65

4.3 梁结构振动能量流分析 67

4.4 数值计算与结果讨论 68

4.4.1 裂纹梁的输入能量流 69

4.4.2 裂纹梁的传播能量流 70

4.4.3 裂纹Timoshenko梁理论的输入能量流及对比 71

4.4.4 基于能量流的梁损伤识别 72

4.5 本章小结 76

参考文献 77

第5章 裂纹损伤板的振动能量流与损伤识别 79

5.1 引言 79

5.2 板条数学模型 79

5.2.1 完善板的弯曲振动解 79

5.2.2 含表面裂纹板的弯曲振动 80

5.3 振动能量流分析 82

5.4 数值计算与讨论 84

5.4.1 数值算例 84

5.4.2 裂纹识别 90

5.5 本章小结 92

参考文献 92

第6章 裂纹损伤圆板的振动能量流特性 94

6.1 引言 94

6.2 弯曲振动的理论模型 94

6.2.1 圆板的弯曲振动 94

6.2.2 周向表面裂纹模型 96

6.2.3 振动波传播中的传递矩阵 97

6.2.4 振动能量流分析 99

6.3 结果和讨论 99

6.4 本章小结 102

参考文献 102

第7章 裂纹损伤圆柱壳的振动能量流特性与损伤识别 104

7.1 引言 104

7.2 完善圆柱壳的振动特性 104

7.2.1 圆柱壳振动方程 104

7.2.2 载荷及边界条件 106

7.2.3 完善圆柱壳的振动波传播特性 108

7.3 含环向表面裂纹圆柱壳的振动波 109

7.3.1 裂纹圆柱壳模型 109

7.3.2 裂纹圆柱壳中的波运动 111

7.4 圆柱壳中的振动能量流 113

7.4.1 输入能量流 113

7.4.2 能量流沿壳体的传播 113

7.5 数值分析及讨论 114

7.5.1 完善壳与裂纹壳的输入能量流 114

7.5.2 能量流沿壳体的传播特性 118

7.5.3 利用输入能量流等值线识别裂纹 119

7.6 本章小结 122

参考文献 122

第8章 基于有限元的损伤结构能量流可视化研究 124

8.1 引言 124

8.2 结构声强的概念 124

8.2.1 梁单元中的结构声强 125

8.2.2 板壳单元中的结构声强 125

8.2.3 实体单元的结构声强 126

8.3 基于结构声强的能量流可视化 127

8.3.1 流线可视化技术 127

8.3.2 结构声强矢量图 128

8.3.3 结构声强流线可视化 128

8.4 裂纹结构中的结构声强与J积分 129

8.5 裂纹板结构声强的有限元计算与讨论 130

8.5.1 实体单元计算板壳结构表面声强的有效性验证 130

8.5.2 表面损伤板的结构声强 133

8.6 本章小结 140

参考文献 141

第9章 振动能量流测量与裂纹圆柱壳振动能量流的试验分析 143

9.1 引言 143

9.2 振动能量流测量方法 143

9.2.1 振动能量流测量研究 144

9.2.2 测量误差分析 145

9.2.3 试验研究 146

9.2.4 试验结果分析 147

9.3 裂纹圆柱壳振动能量流测量研究 148

9.3.1 试验模型及装置 148

9.3.2 材料参数测量 150

9.3.3 试验测试系统及测试系统分析 151

9.4 壳体输入能量流测量 155

9.4.1 输入能量流的测量方法 155

9.4.2 完善圆柱壳的输入能量流测量值 156

9.5 裂纹损伤圆柱壳的输入能量流测量 157

9.5.1 裂纹圆柱壳输入能量流理论值 157

9.5.2 裂纹圆柱壳输入能量流测量值 159

9.5.3 误差分析 160

9.6 本章小结 161

参考文献 162