基于壓電晶片主動傳感器的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測
本書首先詳細介紹了與壓電結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（StructuralHealthMonitoring，SHM）有關的基礎理論知識，內(nèi)容覆蓋結(jié)構(gòu)斷裂及失效的基礎知識、有關的壓電材料的及其性質(zhì)、不同結(jié)構(gòu)中的振動模式以及SHM中不同條件下的不同波的類型和其應用于實際結(jié)構(gòu)中存在的挑戰(zhàn)，介紹了壓電主動式傳感器（PiezoelectricWaferActiveSensors，PWAS）的相關內(nèi)容，包括其基本原理及應用，介紹了如何理解傳感器信號模式，如不同的波形，包括分析方法（快速傅里葉變換、短時傅里葉變換和小波變換），接下來，本書從理論過渡到實際，給出了利用PWAS來檢測和量化結(jié)構(gòu)中的損傷的綜合應用。
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目錄
譯者的話
第1章 緒論 1
1.1 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測基礎和概念 1
1.2 結(jié)構(gòu)的斷裂與失效 2
1.3 飛機結(jié)構(gòu)完整性大綱 6
1.4 基于SHM的優(yōu)化診斷和預測 11
1.5 關于本書 12
參考文獻 13
第2章 電主動和磁主動材料 14
2.1 引言 14
2.2 壓電效應 14
2.3 壓電現(xiàn)象 21
2.4 鈣鈦礦陶瓷 22
2.5 壓電聚合物 29
2.6 磁致伸縮材料 30
2.7 總結(jié) 32
2.8 問題和練習 33
參考文獻 33
第3章 振動基礎 34
3.1 引言 34
3.2 單自由度振動分析 34
3.3 桿的軸向振動 52
3.4 梁的彎曲振動 69
3.5 軸的扭轉(zhuǎn)振動 85
3.6 彈性長條的水平剪切振動 88
3.7 梁的垂直剪切振動 91
3.8 總結(jié) 92
3.9 問題和練習 92
參考文獻 94
第4章 板的振動 95
4.1 引言 95
4.2 板振動的彈性方程 95
4.3 矩形板的軸向振動 95
4.4 圓板的軸向振動 98
4.5 矩形板的彎曲振動 108
4.6 圓板的彎曲振動 118
4.7 總結(jié) 131
4.8 問題和練習 131
參考文獻 132
第5章 彈性波 133
5.1 引言 133
5.2 固體和結(jié)構(gòu)中的彈性波傳播概述 133
5.3 桿中的軸向波 134
5.4 梁中的彎曲波 155
5.5 軸中的扭轉(zhuǎn)波 173
5.6 長條中的水平剪切波 173
5.7 梁中的縱向剪切波 175
5.8 板波 175
5.9 平面波、球波和環(huán)形波波陣面 186
5.10 無限大彈性介質(zhì)中的體波 192
5.11 總結(jié) 201
5.12 問題和練習 201
參考文獻 204
第6章 導波 205
6.1 引言 205
6.2 Rayleigh波 205
6.3 SH板波 209
6.4 Lamb波 215
6.5 環(huán)形峰Lamb波 229
6.6 板中導波的概述 244
6.7 管和殼中的導波 247
6.8 總結(jié) 250
6.9 問題和練習 251
參考文獻 251
第7章 壓電晶片主動傳感器 252
7.1 引言 252
7.2 PWAS驅(qū)動器 253
7.3 PWAS應力和應變測量 258
7.4 厚度對PWAS激勵與傳感的影響 263
7.5 基于PWAS的振動傳感 264
7.6 基于PWAS的波傳感 267
7.7 PWAS的安裝與質(zhì)量檢查 269
7.8 PWAS的耐久性和存活能力 274
7.9 PWAS在SHM中的典型應用 278
7.10 總結(jié) 280
7.11 問題和練習 280
參考文獻 281
第8章 PWAS與被監(jiān)測結(jié)構(gòu)的耦合 282
8.1 引言 282
8.2 1-D剪切層耦合分析 283
8.3 矩形PWAS的2-D剪切滯分析 293
8.4 圓形PWAS的剪切層分析 302
8.5 PWAS與結(jié)構(gòu)間的能量傳遞 309
8.6 總結(jié) 319
8.7 問題和練習 319
參考文獻 320
第9章 PWAS諧振器 321
9.1 引言 321
9.2 1-DPWAS諧振器 321
9.3 圓形PWAS諧振器 341
9.4 PWAS諧振器的耦合場分析 351
9.5 有約束的PWAS354
9.6 總結(jié) 365
9.7 問題和練習 365
參考文獻 366
第10章 基于PWAS的模態(tài)傳感器高頻振動SHM——機電阻抗法 367
10.1 引言 367
10.2 基于PWAS的1-D模態(tài)傳感器 370
10.3 基于PWAS的2-D圓形模態(tài)傳感器 382
10.4 基于PWAS的模態(tài)傳感器的損傷檢測 390
10.5 基于PWAS的模態(tài)傳感器耦合場FEM分析 407
10.6 總結(jié) 411
10.7 問題和練習 411
參考文獻 412
第11章 基于PWAS的波調(diào)制 413
11.1 引言 413
11.2 基于PWAS的軸向波調(diào)制 413
11.3 基于PWAS的彎曲波調(diào)制 417
11.4 基于1-DPWAS的Lamb波調(diào)制 422
11.5 基于圓形PWAS的Lamb波調(diào)制 431
11.6 圓形PWAS調(diào)制分析中的Hankel變換 439
11.7 PWASLamb波調(diào)制的實驗驗證 447
11.8 矩形PWAS的方向性 455
11.9 總結(jié) 461
11.10 問題和練習 461
參考文獻 463
第12章 基于PWAS的導波SHM464
12.1 引言 464
12.2 1-D建模與實驗 471
12.3 2-DPWAS波傳播實驗 481
12.4 基于PWAS的嵌入式一發(fā)一收超聲檢測 486
12.5 基于PWAS的嵌入式脈沖回波超聲檢測 491
12.6 PWAS時間反轉(zhuǎn)方法 493
12.7 偏移技術 506
12.8 基于PWAS的被動聲波傳感器 506
12.9 總結(jié) 509
12.10 問題和練習 510
參考文獻 511
第13章 基于PWAS的在線相控陣方法 512
13.1 引言 512
13.2 傳統(tǒng)超聲NDE中的相控陣 513
13.3 1-D線性PWAS相控陣 515
13.4 線性PWAS陣列的進一步實驗 525
13.5 PWAS相控陣波束成型的優(yōu)化 538
13.6 PWAS相控陣的通用公式 547
13.7 2-D平面PWAS相控陣研究 555
13.8 2-D嵌入式超聲結(jié)構(gòu)雷達 560
13.9 基于矩形PWAS陣列的損傷檢測實驗 566
13.10 基于傅里葉變換的相控陣分析 572
13.11 總結(jié) 583
13.12 問題和練習 583
參考文獻 584
第14章 基于PWAS的SHM信號處理與模式識別 585
14.1 引言 585
14.2 損傷識別理論及進展 585
14.3 從傅里葉變換到短時傅里葉變換 590
14.4 小波分析 596
14.5 神經(jīng)網(wǎng)絡 611
14.6 特征提取 618
14.7 基于E/M阻抗的PWAS損傷檢測算法 620
14.8 總結(jié) 621
14.9 問題和練習 622
參考文獻 622
第15章 基于PWAS的多種SHM案例：實驗信號中的損傷因子 623
15.1 引言 623
15.2 案例1：基于E/M阻抗的圓板損傷檢測 623
15.3 案例2：老齡飛行器壁板中的損傷檢測 642
15.4 總結(jié) 654
參考文獻 655
注釋表 656
縮略詞 666
重要詞匯 668
附錄A 數(shù)學預備知識 678
附錄B 彈性符號和公式 679
彩圖 680
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