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| 編輯推薦： |
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系统介绍了通过振动能量流来识别裂纹损伤的方法，图文并茂，实例丰富，参考价值高
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| 內容簡介： |
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本书较系统地对裂纹损伤结构的振动能量流特性进行了理论研究和实验研究，形成了基于结构振动能量流的裂纹损伤识别方法。主要内容包括：推导一维、二维、三维裂纹损伤结构在耦合载荷作用下裂纹区域的局部柔度矩阵公式； 研究裂纹损伤梁、板结构的振动能量流特性，构造损伤条件下的归一化输入能量流等值线图。首次提出了利用不同激励频率下裂纹损伤结构的输入能量流等值线图识别结构损伤的方法； 研究损伤圆柱薄壳的波传播与振动能量流特性，给出了利用归一化输入能量流对壳体裂纹进行识别的方法； 实现了对结构表面能量分布、传播以及在裂纹位置周围的分布规律的可视化，为结构损伤的识别提供了新的手段；基于传感器技术提出了对裂纹圆柱壳输入能量流进行测量并给出裂纹识别的方法和程序。本书适合从事船舶海洋工程、航空航天工程、土木工程等领域的科研和设计人员参考阅读，也可作为相应专业的研究生、高年级本科生的教学参考用书。
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| 目錄：
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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）
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| 內容試閱：
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工程结构在服役环境中面临结构损伤或损伤累积的问题，从而使结构在其生命周期内的安全受到威胁。没有被识别到的结构损伤将改变结构的强度和刚度，从而引发更大的损伤累积，zui终导致结构的突发性失效，引发灾难性事故。特别是在航空、航天、海洋、抢险、救援和军事装备等领域出现大型、复杂结构的今天，为了保证结构和人员的安全、减少经济损失、避免灾难性的悲剧，更加迫切地希望加强对损伤识别技术的研究。如何有效识别结构的损伤，已成为国内外研究的热点和难题，也是一个具有广阔工程应用前景的研究课题。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）》将与故障监测和诊断相关的重大产品和重大设施运行可靠性、安全性、可维护性的关键技术列为重要的研究方向。国家十三五科学和技术发展规划中也将重大工程健康状态的检测、监测列为重大科学问题研究领域，将面向全生命周期的复杂装备监测列为前沿技术研究。传统的无损探伤方法，如超声探伤、X射线探伤、云纹干涉探伤等只能对局部结构进行损伤诊断，如果结构规模较大，则对时间、经费的要求比较高。另外，由于空间、安全或者其他因素的限制，某些结构区域对于人体而言不易接近，例如空间站结构、海洋平台、潜艇的一些特殊结构部位，这些结构不宜采用传统的无损探伤方法来进行探伤。这就在客观上要求在结构损伤识别领域开展新的理论基础研究并发展新的结构损伤识别方法。对于大型柔性结构，当结构中存在裂纹时，振动波在传播过程中反馈了介质变化的各种信息。因此可将结构能量流作为裂纹识别的指标，对裂纹损伤结构的振动能量流特性进行研究进而识别损伤。本书从结构噪声的观点出发，首次对裂纹损伤结构的振动能量流特性进行了理论研究和试验研究，并在此基础上提出了基于结构能量流的裂纹识别方法。在理论上将振动能量流的研究发展到结构损伤识别领域，在应用上提出新的识别结构损伤的测量和分析方法，可以有效地将其应用于重大工程装备，如航空、航天、海洋、军事装备等的结构健康检查与监测方面。本书的主要内容包括：①
基于振动波的结构动态行为研究方法介绍，引出结构波动过程的振动能量流概念，推导结构的输入、传播振动能量流公式，进行相应的测量方法、测量误差分析。②
根据断裂力学相关理论推导裂纹损伤结构在耦合外载荷作用下在裂纹区域的局部柔度矩阵，利用线弹簧模型来模拟板壳结构中的表面裂纹和内部裂纹，将三维裂纹模型简化为裂纹线上作用有分布线弹簧的二维穿透裂纹模型。③
研究含有裂纹的梁结构和薄板结构的振动能量流特性，对裂纹结构能量流的输入和传播特性进行了计算，构造不同裂纹位置和裂纹深度下的归一化输入能量流等值线图。首次提出了利用不同激励频率下裂纹损伤结构的输入能量流等值线图识别结构的裂纹位置和裂纹深度的方法。④
分析了含环向裂纹损伤的圆柱薄壳的振动能量流特性。对裂纹的张开、滑移和剪切三种状态建立了裂纹区域的局部柔度矩阵，考虑壳体中各种不同类型的波，利用波传播法得到了外激励力作用下输入到壳体中的输入能量以及能量的传播，给出了利用归一化输入能量流对壳体裂纹进行识别的方法。⑤
利用有限单元法对裂纹损伤结构的能量流进行了可视化研究。推导一维、二维和三维单元中结构声强的表达式。然后给出了流线可视化的概念，并应用到结构声强流线的可视化中；实现了对结构表面能量分布、传播，以及在裂纹位置周围的分布规律的可视化，为掌握振动能量在损伤结构的传播、损伤的识别提供了新的手段。⑥
对含有环向表面裂纹损伤的圆柱壳结构的振动能量流进行了试验研究，基于传感器技术提出了对裂纹圆柱壳输入能量流进行测量并进行裂纹识别的方法和程序。本书适合从事船舶海洋工程、航空航天工程、土木工程等领域的科研和设计人员参考阅读，也可作为相应专业的研究生、高年级本科生的教学参考用书。本书的完成得益于国内外许多同行的多方支持，也参考了许多相关的研究成果。由于参考文献很多，未能在书中尽列，望见谅。对于他们的贡献，作者表示深深的感谢。作者还要感谢国家自然科学基金项目的资助，正是由于获得两个课题的资助（50375059，50809029）才使得对损伤结构的振动能量流理论与识别技术的研究不断深入、发展和完善。本书的出版，得到了华中科技大学出版基金及华中科技大学船舶与海洋工程学院出版基金的资助，作者表示衷心的感谢。
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