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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PWAS354

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SHM464

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