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| 編輯推薦： |
木质复合材料无损检测与评价是一门新兴的综合性技术。木质复合材料性能的无损检测与评价的最大优点是不会破坏材料的原有特性，而且能在短时间内获得结果，实现在线自动的材质性能检测。这样可以提高生产效率、节约原材料、保证产品质量安全可靠
《木质复合材料振动信号处理与性能无损评价》作者孙建平博士、朱晓冬博士在导师王逢瑚教授的指导下编写。本书从信号分析入手，利用时域信号波形分析法、频谱分析技术、小波分析技术、人工神经网络分析技术，对木质复合材料振动信号、声发射信号进行分析处理，实现木质复合材料性能的检测与评价。
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| 內容簡介： |
本书从信号分析入手，利用时域信号波形分析法、频谱分析技术、小波分析技术、人工神经网络分析技术，对木质复合材料振动信号、声发射信号进行分析处理，实现木质复合材料性能的检测与评价，为木质复合材料的在线实时检测和合理利用提供科学依据。
本书可供从事木材科学、材料科学、林业工程、无损检测等领域的工程技术人员、科研人员和高、中等专业院校师生使用与参考。
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| 目錄：
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前言
第0章 绪论
0.1 木质复合材料振动无损检测研究进展
0.1.1 国内外研究进展
0.1.2
声发射及其在木质复合材料检测中的应用
0.1.3
小波和神经网络在无损检测中应用现状
0.2 木质复合材料无损检测研究的问题和趋势
0.2.1 存在的问题
0.2.2 趋势
第1章 信号与信号处理
1.1 信号
1.1.1 信号的定义与分类
1.1.2 时域离散信号
1.1.3 时域离散系统
1.1.4 线性常系数差分方程
1.1.5 信号的乃奎斯特采样定理
1.1.6 振动信号及采集
1.2 数字信号处理方法
1.2.1 时域参数分析
1.2.2 频谱分析
1.2.3 小波变换
1.2.4 人工神经网络
第2章 基于MATLAB的信号处理
2.1 MATLAB简介
2.1.1
MATLAB产生的历史背景
2.1.2 MATLAB的语言特点
2.2 MATLAB基础
2.2.1 数值运算
2.2.2 矩阵运算
2.2.3 MATLAB绘图
2.2.4 MATLAB编程
2.3 MATLAB信号处理与工具箱
2.3.1 小波工具箱
2.3.2 神经网络工具箱应用简介
2.3.3 反向传播网络
第3章 木质复合材料力学性能无损检测
3.1 木质复合材料的声学性质和振动特性
3.1.1 木质复合材料的声学性质
3.1.2 木质复合材料的振动特性
3.2 材料与方法
3.2.1 试验材料
3.2.2 试验设备
3.2.3 试验方法
3.3 落叶松力学性能检测
3.3.1 虚拟仪器与FFT比较
3.3.2 虚拟仪器与力学试验机比较
3.3.3 弦向与径向弹性模量的关系
3.4 单板层积材力学性能检测
3.4.1 四边简支振动试验
3.4.2 四边自由振动试验
3.4.3 边界条件的影响
3.4.4
动、静态弹性模量的相关性分析
3.5 小结
第4章 木质复合材料缺陷的自动分类识别
4.1 试验材料和方法
4.1.1 试件的制备
4.1.2 信号的采集
4.2 缺陷信号处理与分析
4.2.1 不同缺陷类型的频谱特性
4.2.2 缺陷信号的小波包分析
4.2.3 缺陷模式识别
4.2.4 两种贫胶归为一种模式识别
4.3 小结
第5章 木质复合材料缺陷的定位研究
5.1 试验材料和方法
5.1.1 试件的制备
5.1.2 信号采集
5.2 缺陷信号处理与分析
5.2.1 信号的频谱特性分析
5.2.2 信号的小波变换
5.2.3 信号的小波包分析
5.3 MDF鼓泡缺陷定位检测
5.3.1 BP神经网络设计
5.3.2
BP网络在MDF鼓泡缺陷定位中的应用
5.4 小结
第6章 木质复合材料缺陷定量研究
6.1 试验材料和方法
6.1.1 材料准备
6.1.2 信号采集
6.2 信号预处理
6.2.1 有孔洞面敲击信号频谱分析
6.2.2 无孔洞面敲击信号频谱分析
6.3 缺陷的定量检测
6.3.1 网络模型的构建
6.3.2
敲击有孔洞面所得信号训练网络
6.3.3
敲击无孔洞面所得信号训练神经网络
6.4 小结
第7章 基于小波包能量曲率的缺陷识别
7.1 小波包能量及其曲率变化
7.2 简支梁损伤识别
7.2.1 一点缺陷损伤识别
7.2.2 两点缺陷损伤识别
7.3 单板层积材缺陷识别
7.4 小结
第8章 受力木质复合材料动态检测
8.1 声发射技术原理
8.1.1 声发射检测
8.1.2 声发射信号的特征参数
8.1.3 声发射信号的处理方法
8.1.4 声发射技术的特点
8.2 木材断裂缺陷的动态检测
8.2.1 材料和方法
8.2.2 结果与讨论
8.3 小结
参考文献
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| 內容試閱：
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第0章 绪论
木材由于具有强重比大、可生物降解、视觉和触觉效果舒适、隔音、隔热等优
点而被广泛地应用到人们的日常生活中
而且作为钢材、木材、塑料、水泥四大材
料之一的木材
是唯一的可再生材料
但是由于经济的快速发展和人们生活水平的
不断提高
对木材的需求量越来越大
而我国可利用的森林资源已日渐减少
同时
由于环境压力
我国已全面启动了天然林保护工程
木材产量大幅度调减
所以目
前我国木质材料的供需矛盾特别突出
“九五”
期间
我国在木质复合材料方面的研究和生产取得重大进展
这将是高
效利用木材资源、缓解我国木材资源日益缺乏的有效手段
从广义上来讲
采用传
统胶合工艺制成的木质产品
如中密度纤维板、刨花板、胶合板等
都可看成是木
质复合材料
甚至可以说
木材就是一种完美的复合材料
但为了区别
木质复合材
料定义为木材与其他一种或多种非木质材料复合而成的多相固体材料
木质复合
材料可按照人们的意愿和用途
改良天然木材固有的缺点或赋予木材新的功能
从
而提高木材的使用价值
实现低质材的优化利用
因此
在人类面临资源和环境挑
战的2
世纪
研制开发多种新型的木质复合材料
对充分利用现有木材资源
保护
生态环境和促进社会持续发展均有重要意义
此外
木质复合材料的发展不是孤立
的
而是与其他材料协调发展的
是与整个材料科学的发展密切相关的
可以说
材
料科学的发展促进了木质材料科学的发展
现代复合材料科学的进步推动了木质复
合材料科学的进步
复合材料是材料科学发展的方向
同样
木质复合材料也将是
木质材料发展的方向
有专家预测
木质复合材料将是21
世纪人类普遍关注、不断
创新和发展的主题之一
为了能提高木质复合材料的生产质量以及正确地使用木质复合材料
就必须掌
握其物理力学性能的检测机理以及实时在线检测技术
虽然采用传统的破损检测
方法所测得的结果准确
但是经过破损后的试件通常不再具有实用价值
从而造成
极大的浪费
更重要的是这种检测方法耗时长、检测条件苛刻
不适合实时在线的
快速检测
这就大大制约了木质复合材料快速、连续的现代化生产
而对木质复合
材料进行非破坏的无损检测技术是实现其性能快速、准确检测的有效方法
木质
复合材料无损检测是一门新兴的综合性技术
它不仅涉及多学科交叉
还与计算机
技术以及现代信号处理技术紧密相关
无损检测技术最大的优点是不会破坏材料的
原有特性
而且能在短时间内获得结果
实现在线的、自动的材质性能检测
这样
有利于生产的连续性和生产效率的提高
同时通过对木质复合材料无损检测技术的
研究
并进一步将其应用于实际生产
可以节约原材料
保证产品质量安全可靠
因
此
无损检测技术是实现木质复合材料质量控制
并使生产向自动化方向发展的重
要手段
随着木质复合材料的迅速发展和应用的日益广泛
对木质复合材料进行准确、
快速的力学性能和缺陷的无损检测
对木质复合材料的研究和生产有很大的实际
意义
0.1 木质复合材料振动无损检测研究进展
0.1.1 国内外研究进展
关于木质复合材料振动特性
国外
特别是日本和欧美的学者
在这方面的研
究比较早
对木质复合材料的无损检测进行了大量基础性的研究工作
检测方法主
要有振动法、
射线法、超声波法、声脉冲法、应力波和微波法等
研究内容主要
集中在对木质复合材料的弹性模量和缺陷进行无损检测
早期的研究主要是利用振动法测定木材的弹性模量
确定木材的强度
Timo shenko（1921）
提出了考虑剪切力和回转惯性力影响的振动方程
Goens（1931）
推导
出梁在两端自由条件下
并且考虑剪切力和回转惯性力的振动方程的解
Mindli
（1951）
将Timoshenk
理论加以扩展
Leissa（1969）
详细论述了关于板的振动理论
Hearmon（1948）
整理了已有的木材弹性模量测定方法
并进行了板振动试验
另外
Hearmon（1958）
根据Timoshenk
理论
讨论了梁的振动试验用于木材的合理性
日
本京都大学农学部的梶田茂等（1961）
研究了动态弹性模量和含水率之间的关系
九
州大学农学部的松本勗（1961）
采用振动法研究了正常木材与应压木的动态弹性模
量和振动衰减率
Suzuki（1961）
研究了吸湿和温度对动态弹性模量和对数衰减率的
影响
京都大学农学部的铃木正治等（1965）
研究了木材的动态弹性模量的频率依
存性以及与蠕变的关系
自20
世纪70
年代以后
随着科学技术的进步
木材无损检测的研究取得了很
大的进展
特别是日本和欧美的学者
对木质复合材料的无损检测进行了大量的基
础性研究
日本高知大学农学部的中山羲雄（1975）
利用振动法对木梁进行了无损
检测
Pelleri
和Loga
（1970
研究设计了木材横向振动弹性模量计算机（transver）
sevibratio
e-computer
（计算机）
计算机已为美国木材生产及科研单位广泛采
用
由E
计算机测定的弹性模量与静态弯曲条件下测得的弹性模量非常接近
它们
的相关系数为0.96.0.99
Paschali
（1978）
用共振法和超声波法确定了木材的强度
特性与其结构特点的关系
并指出在测定弹性模量时
共振法和超声波法具有同等
作用
日本学者鈴木正治（1980）
研究了随着水分变化动态抗弯弹性模量的降低值
与密度之间的关系
Naka
等（1985）
根据高次扭转振动特性
对木材的正交各向异
性剪切弹性模量的测定方法进行了研究
Sobue（1988）
针对决定实际构造用材的抗
弯弹性模量
和剪切弹性模量
的问题进行了研究
通过敲击试件一端激发弯曲
扭转复合振动
试件另一端的加速度传感器采集振动信号
通过计算从复合信号取
出弯曲振动和扭曲振动的信号
并将采集的信号输入快速傅里叶变换分析仪（fas）
Fourie
transform
FFT
即可求得瞬时的共振频率
并同时确定E
和G
20
世纪9
年代以后
随着科学技术
尤其是电子计算机技术和信号处理技术
的迅速发展
木质复合材料无损检测研究进入了一个新的阶段
日本学者鈴木弘志
和佐佐木荣一（1990）
采用超声脉冲法
对日本柳杉和柳桉木材试样的波速进行了
测定
分析了波速与纤维倾斜角以及试样尺寸之间的关系
小玉泰羲（1990）
研究了
用小锤敲击原木时产生的弹性波传递速度来推测材料的抗弯弹性模量
祖父江信
夫（1991）
开发了用计算机和AD
转换器的弹性模量自动测试系统
通过敲击试件
端面引起过渡的纵向共振
用传声器和加速度传感器检测振动
然后根据试件尺寸、
质量、固有频率
依据纵向振动理论计算出了弹性模量
名波直道等（1993）
探讨了
利用应力波测定立木材质
研究发现应力波传播速率可代替抗弯弹性模量作为立木
材质的一个新的指标
Niem
等（1997）
研究了1
个树种的声传播速度及动态弹性
模量
并通过测定声传播速度和共振频率确定其静态弹性模量
200
年
小玉泰羲
利用连续小波变换分析处理利用敲击木材所获得的声信号
对气干木材的节子缺陷
进行了检测
研究发现
当有节子缺陷时
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