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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