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第13部分 结构力学 3

第121章 线弹性力学 3

1 引言 3

2 数学预备知识 3

3 变形的运动学 4

3.1 应变张量 4

3.2 线性应变张量 5

3.3 应变协调关系 6

4 平衡条件和应力张量 7

4.1 总体平衡条件 7

4.2 柯西应力张量 7

4.3 局部平衡方程 7

4.4 应变能函数 8

5 本构关系 8

5.1 各向同性弹性体 8

5.2 热效应 9

5.3 各向异性弹性体 9

6 弹性力学基本问题 10

7 平面问题，Airy应力函数 10

8 实例 11

8.1 内外压强作用下的空心圆柱 11

8.2 空心圆柱的热应力 12

8.3 圆孔处的应力集中 12

9 总结 13

致谢 13

参考文献 13

第122章 结构力学中的变分原理 14

1 引言 14

2 变分法 14

2.1 多元微积分概要 15

2.2 变分法 15

2.3 欧拉－拉格朗日方程 15

2.4 附加条件 16

3 结构力学中的变分原理 17

3.1 虚功原理 17

3.2 余虚功原理 19

3.3 势能原理 20

3.4 哈密顿原理 22

4 总结 23

致谢 24

注释 24

参考文献 24

扩展阅读 24

第123章 杆的扭转和梁的弯曲 25

1 引言 25

2 扭转元件 25

2.1 实心截面杆 25

2.2 闭口薄壁截面杆 27

2.3 端部约束效应 27

3 弯曲部件 27

3.1 双向弯曲 27

3.2 薄壁截面中的弯曲剪流 28

4 总结 30

术语 31

扩展阅读 31

第124章 板和壳 32

1 引言 32

2 板壳经典理论 34

3 各向同性薄板的弯曲与屈曲 34

3.1 几何线性问题 34

3.2 几何非线性问题 36

4 板壳结构的加强与开口 36

4.1 加筋板与壳 36

4.2 板壳结构中的开口和开孔 37

5 复合材料板壳和夹层板壳 37

5.1 复合材料结构 37

5.2 夹层结构 37

6 总结 38

相关章节 38

参考文献 38

第125章 航空结构中的疲劳与断裂力学 40

1 疲劳发展史 40

2 安全寿命的工程描述 40

3 应力－寿命图（S-N曲线） 41

4 平均应力效应：古德曼关系 41

5 变幅载荷：帕姆格伦－迈因纳定律 42

6 疲劳设计方法：安全寿命、破损安全和损伤容限 42

7 基于应力的断裂分析方法 44

8 基于能量的断裂分析方法 45

9 非线性断裂力学 46

10 疲劳裂纹的扩展（Paris公式） 47

11 总结与展望 47

术语 48

参考文献 48

第126章 结构分析的有限元法 50

1 引言 50

1.1 模型问题：轴向桁架 50

2 瑞利－里兹法 51

3 加权残值法 52

3.1 伽辽金近似法 52

4 有限元法 53

4.1 有限元法方程的建立 53

4.2 有限元组装和求解 54

5梁弯曲 56

6总结 57

相关章节 57

参考文献 57

第127章 结构稳定性 59

1 引言 59

2结构的静稳定性 59

2.1 结构的稳定性和不稳定性 59

2.2 连续变形弹性体 63

2.3 在轴向压缩作用下的两端简支梁屈曲分析 63

2.4 实验在结构稳定性中的作用 63

3结构动力稳定性 64

3.1 引言及基本概念 64

3.2 突然加载系统的行为 65

4 总结 66

相关章节 66

参考文献 66

第128章 结构动力学基础 68

1 引言 68

2振动特性基础 68

3多自由度结构系统 71

4连续系统 72

4.1 哈密顿原理的应用 73

4.2 近似解法 76

5有限元法 77

5.1 拉伸杆单元 79

5.2 梁弯曲的有限元模型 79

5.3 数值算例 80

6其他航空航天领域 81

术语 81

相关章节 82

参考文献 82

第129章 结构动力学中的阻尼 83

1 引言 83

2 模态阻尼 84

3 黏性阻尼 85

3.1 连续（梁）模型中的黏性阻尼 85

3.2 离散（有限元）模型中的黏性阻尼 86

4 结构或滞后阻尼 87

4.1 频率相关黏性阻尼 87

4.2 材料复模量 87

4.3 结构复模量 88

5 模态应变能方法 88

6 黏弹性材料模型 88

6.1 一般黏弹性模型 88

6.2 内变量黏弹性模型 89

6.3 分数次导数模型 90

6.4 非线性黏弹性模型 90

7 阻尼处理 90

7.1 分层阻尼处理 90

7.2 分路压电材料 91

7.3 阻尼复合材料 91

8 总结 92

术语 92

相关章节 93

参考文献 93

扩展阅读 94

第130章 动力学响应计算 95

1 典型的离散动力学模型 95

2 经典阻尼结构 96

3 实例 101

4 非经典阻尼结构 103

5 支座运动的影响 104

6 应用与展望 104

参考文献 105

第14部分 气动弹性和气动伺服弹性 109

第131章 固定翼飞行器气动弹性分析与计算方法的发展 109

1 引言 109

2 开端 109

3 非定常气动力：二维不可压情况 111

4 稳定性问题：颤振 113

5 结构动力学 115

5.1 等效梁及其偏微分方程的精确解 115

6 近似方法：加权残项法（伽辽金法）和瑞利里兹法 115

7 假设模态和拉格朗日方程 115

8 有限元建模 116

9 非定常气动力：压缩性与有限展长效应 116

10 非定常气动力：活塞理论 117

11 非定常气动力：升力面和广义平板面元法 118

12 网格到网格的插值方法 120

13 频域到时域的转换 121

14 快速傅里叶变换（FFT）与时域分析 121

15 基于CFD的计算气动弹性力学 122

16 总结 124

相关章节 124

参考文献 124

第132章 静气动弹性与动气动弹性 126

1 引言 126

2 飞行器结构动响应、稳定性和颤振 127

3 静气动弹性和动气动弹性问题的起源 129

4 压缩性：马赫数效应 131

5 操纵效率 131

6 颤振和抖振的出现 132

7 后掠翼气动弹性 132

8 高速颤振问题 133

9 颤振设计方案 134

10 控制和利用气动弹性：气动弹性剪裁和气动伺服弹性 134

11 静稳定性或飞行动力学稳定性：发散或颤振 135

12 总结 136

参考文献 136

扩展阅读 137

第133章 跨声速非线性气动弹性力学 138

1 引言 138

2 非线性气动弹性的一般表现 139

3 跨声速颤振基础 140

3.1 经典的或完全线性的理论缘何失效 140

3.2 跨声速非线性 140

3.3 跨声速颤振边界 141

4 飞行中经历的非线性气动弹性效应 142

4.1 非线性气动弹性效应 142

4.2 间隙 142

4.3 结构的几何非线性 143

5 非线性的物理来源 143

6 非线性气动力的有效计算：线性与非线性 143

7 试验／理论修正 143

7.1 跨声速流中的颤振边界 143

7.2 极限环振荡 146

8 结论回顾 149

参考文献 149

第134章 壁板颤振 152

1 引言 152

2 理论结构模型 152

3 理论气动力模型 152

4 理论与试验修正 153

5 特定结构几何模型与载荷条件下的颤振结果 153

5.1 平板 153

6 横向与面内载荷作用下的平板 154

6.1 压力载荷下的平板 154

6.2 屈曲的壁板 155

6.3 曲形板 156

6.4 柱状板壳 157

7 其他物理参数 158

7.1 正交各向异性 158

7.2 偏航角 158

7.3 被忽略的参数 158

8 跨声速与亚声速壁板颤振 158

9 壁板颤振的后果 161

10 总结 161

注释 161

参考文献 161

第135章 高超声速气动弹性与热气动弹性 163

1 引言 163

2 问题的基本原理和特征 164

3 建模方法 165

3.1 结构动力学 166

3.2 非定常气动力近似 166

3.3 气动加热的近似建模 167

3.4 热传导计算 167

3.5 耦合CFD-FEM求解的高精度分析 167

3.6 二自由度、典型菱形翼剖面的简单实例 167

4 试验研究 168

4.1 热气动弹性缩比 169

5 计算研究 169

5.1 不考虑热的分析 169

5.2 热气动弹性力学研究 170

6 未来发展 172

致谢 172

术语 172

相关章节 172

参考文献 173

扩展阅读 173

第136章 气动伺服弹性力学 175

1 引言 175

2 气动伺服弹性力学（ASE）简史回顾 176

2.1 基础性研究 176

2.2 非定常气动力理论 176

2.3 颤振分析 176

2.4 气动弹性响应的主动控制 176

3 时域非定常气动力及频域气动力向时域非定常气动力的转化 177

3.1 二维翼段 177

3.2 准定常气动力 177

3.3 颤振频率与颤振动压 178

3.4 减缩频率的概念 178

3.5 振荡气动力 179

3.6 非定常气动力有理函数近似 179

3.7 气动伺服弹性控制系统 180

3.8 伺服舵机模型 180

3.9 加速度传感器模型 180

3.10 随机阵风模型 181

3.11 广义时域与频域矩阵方程 181

3.12 时域与频域的状态空间模型 181

4 颤振抑制与阵风载荷减缓最优控制器系统设计方法 181

4.1 线性二次调节器 182

4.2 最优状态估计器（卡尔曼滤波） 182

4.3 线性二次高斯控制器 182

4.4 满阶的LQG控制律 183

4.5 鲁棒性恢复 183

4.6 降阶控制器与约束优化 183

5 柔性模态控制与主动载荷减缓实例 183

6 验证颤振抑制与阵风载荷减缓的风洞与行试验案例 184

6.1 遥控无人机气动弹性与结构试验 184

6.2 主动柔性机翼 185

6.3 Benchmark主动控制技术 186

7 未来展望 188

参考文献 189

第137章 叶轮机械气动弹性 190

1 引言 190

2 航空力学问题分类 191

3 涡轮转子的颤振问题 192

3.1 涡轮颤振机理 192

3.2 颤振方程的建立 192

3.3 颤振类型 193

4 非定常流动产生的叶片激励问题（强迫响应） 195

4.1 压气机 195

4.2 涡轮 196

5 结构失谐 196

5.1 叶片结构失谐的影响 196

5.2 结构动力学建模和失谐 197

6 非定常气动力模型 198

6.1 概述 198

6.2 经典的半解析法 200

6.3 时域计算方法 200

6.4 频域计算方法 200

参考文献 201

第138章 气动弹性试验与认证 203

1 认证过程和适航条例介绍 203

2 地面振动试验 203

2.1 目的 203

2.2 飞机的支撑 204

2.3 试验设备 204

2.4 飞机的激励 205

2.5 数据采集及检查 205

2.6 试验原理与方法 205

2.7 模态对比 206

2.8 结构耦合试验 206

2.9 其他航空航天飞行器 206

3 气动弹性风洞模型试验和气动弹性缩比 206

3.1 风洞模型 206

3.2 气动弹性缩比 207

4 飞行颤振试验 207

4.1 试验程序 208

4.2 试验设备和方法 208

4.3 模态特性辨识 209

4.4 从试验数据中预测颤振速度 209

5 飞行载荷评估与验证 210

5.1 机动飞行 210

5.2 阵风和紊流 211

5.3 飞行载荷试验 211

6 未来展望 211

参考文献 211

第139章 旋翼气动弹性力学 212

1 引言 212

2 固定翼与旋翼气动弹性问题的本质区别 214

3 结构建模及其作用 215

4 惯性载荷 216

5 非定常气动力载荷 216

5.1 附着流的非定常空气动力学 216

5.2 分离流和动态失速 217

6 旋翼气动弹性问题的建模和求解 218

6.1 建模 218

6.2 求解方法 219

7 示例结果 220

8 综合性的直升机分析程序 222

9 未来发展 223

术语 223

参考文献 223

第15部分 计算固体力学和流体－结构相互作用 229

第140章 离散方法的基本原理 229

1 引言 229

2 基于单元的离散化 230

3 新型离散概念 231

3.1 自由网格离散化 231

3.2 整体分解概念 232

4 多尺度法 234

5 扩展至非线性 234

6 壳体方程式 235

7 界面单元 236

8 总结 236

参考文献 236

第141章 复合材料板和壳的有限元分析 238

1 引言 238

2 层合板的最小二乘有限元模型 239

2.1 引言 239

2.2 控制方程 239

3 最小二乘描述 240

4 有限元模型 241

5 数值算例 242

5.1 静力分析 242

5.2 自由振动分析 244

6 弱形式伽辽金有限元模型 246

6.1 理论公式 246

6.2 有限元模型 247

6.3 数值算例 248

7 总结 251

致谢 252

参考文献 252

第142章 固体力学的无网格离散方法 254

1 引言 254

2 无网格法形函数 255

2.1 从最小二乘法到移动最小二乘法 255

2.2 移动最小二乘法的形函数 255

2.3 其他无网格形函数 257

2.4 欧拉核函数和拉格朗日核函数 257

3 应用方面 257

4 固体力学中的应用 257

4.1 非连续域的处理 257

4.2 高阶连续的探讨 260

5 当前的研究和未来的无网格法 260

5.1 究竟什么是“无网格” 260

5.2 优点、缺点以及无网格法可能的替代方法 261

5.3 无网格法的潜在未来 261

说明 261

参考文献 261

第143章 扩展的有限元法 264

1 引言 264

2 单位分解的性质 265

3 裂纹建模的扩展有限元方法 267

3.1 线弹性断裂力学 267

3.2 黏性裂纹扩展 268

4 应用中的问题 269

5 扩展有限元法概括 270

参考文献 270

第144章 误差估计和品质控制 272

1 引言 272

2 问题陈述 272

2.1 基本方程 272

2.2 误差的能量范数估计 273

2.3 感兴趣的量、伴随问题和误差表达 274

3 修复型估计 275

4 残差型估计 275

4.1 显式估计 275

4.2 隐式估计 276

4.3 单元残差方法；平衡残差估计 276

4.4 子区域残差方法；通量自由估计 277

4.5 利用隐式狄利克雷估计的能量下边界 278

5 总结 278

参考文献 278

扩展阅读 279

第145章 自适应网格的生成及可视化 280

1 引言 280

2 网格生成和网格自适应 280

2.1 最优网格 280

2.2 建立最优网格 282

2.3 瞬态网格的适应性 282

2.4 网格自适应与几何模型 282

2.5 曲边网格的生成 283

2.6 各向异性的网格自适应 284

3 可视化 284

3.1 分段的、高阶多项式插值 284

3.2 高阶场渲染 285

3.3 自适应的可视化网格 285

参考文献 287

第146章 屈曲及不稳定性的计算方法 289

1 引言 289

2 离散系统中的稳定性与分叉 289

2.1 离散化和线性化 289

2.2 离散系统的稳定性 290

2.3 离散系统的分叉问题 290

3 完整平衡路径的追踪 292

3.1 载荷和位移控制 292

3.2 路径跟踪法 293

3.3 分支切换 294

3.4 模态跳变 294

参考文献 294

第147章 热分析 296

1 引言 296

2 热传递的方式 296

3 物质定律 297

4 热传导一般方程 297

4.1 材料与结构 298

5 边界条件 300

5.1 对流边界条件 300

5.2 辐射边界条件 300

5.3 辐射交换 301

6 数值方法 302

6.1 有限差分法 302

6.2 有限元方程组 302

6.3 有限元解法 303

7 总结 305

参考文献 305

第148章 计算动力学 306

1 引言 306

2 运动方程与求解技术 307

2.1 坐标系的选取 307

2.2 拉格朗日方程和指数3形式 308

2.3 常微分方程形式的变换和微分代数方程指数减缩方法 309

2.4 指数3常微分方程的直接求解和缩比的重要性 310

2.5 数值积分技术 311

3 单元模型 312

3.1 体模型 312

3.2 连接模型 312

3.3 多学科模型 313

4 求解过程 313

5 相关支撑技术 314

5.1 参数估计 314

5.2 模型降阶 315

参考文献 315

第149章 计算优化 317

1 引言 317

2 系统阐述 318

2.1 优化模型 319

2.2 设计模型 319

2.3 运用模型 325

3 求解方法 326

3.1 优化算法 326

3.2 代理模型 327

3.3 敏度分析 327

4 总结 327

致谢 328

相关章节 328

参考文献 328

扩展阅读 329

第150章 计算断裂力学 330

1 材料与结构的变形、破损和断裂 330

2 类裂纹缺陷结构的有限元网格 331

2.1 简介和示例 331

2.2 稳态裂纹的奇异单元 331

2.3 裂纹扩展的正规单元分布 332

3 断裂力学参数的确定 332

3.1 应力强度因子和能量释放率 332

3.2 J积分 333

3.3 裂纹尖端的张开位移和张开角 335

4 粘聚模型（CM） 336

4.1 粘聚模型的基本理念 336

4.2 例子：铝板的裂纹扩展 337

5 总结 338

参考文献 339

第151章 分层模型 341

1 引言 341

2 分层产生 341

2.1 应力准则 342

2.2 断裂力学法 342

2.3 连续介质损伤力学 342

3 分层扩展 343

3.1 线弹性破坏力学 343

3.2 内聚力模型 344

4 疲劳载荷 346

5 应用和计算问题 346

相关章节 347

参考文献 347

第152章 多尺度计算方法 350

1 引言 350

2 参考问题 351

3 范例：周期介质的均匀化理论 351

3.1 基本原理 351

3.2 讨论 352

4 空间的多尺度算法 352

4.1 隐式宏观本构关系均质理论的扩充 352

4.2 变化的多尺度方法 352

4.3 多尺度领域分解方法 353

4.4 其他方法 355

5 时间中的多尺度算法 355

6 总结 355

参考文献 356

第153章 流体－结构耦合基本原理 358

1 引言 358

2 流体结构耦合问题的公式 358

2.1 问题设定 358

2.2 结构子系统的发展方程 358

2.3 流体子系统的任意拉格朗日－欧拉（ALE）发展方程 359

2.4 界面条件 360

2.5 变分公式与处理 360

3 求解技术 361

3.1 耦合强度和人工质量 362

3.2 整体方法 362

3.3 分区方法 362

参考文献 363

第16部分 结构力学试验技术 367

第154章 试验方法历史回顾 367

1 引言 367

2 硬化圆柱壳体设计 367

3 应对由断裂引起的材料失效的设计：DeHavi1land Comet DH 106 369

4 飞机老化：应对多点损伤的设计 370

5 环境对材料性质的影响：挑战者号航天飞机 371

6 材料性质的应变率相关性：哥伦比亚号航天飞机 371

7 总结 372

参考文献 373

第155章 材料的静态断裂响应 374

1 引言 374

2 断裂力学的基本原理 374

2.1 裂纹尖端应力 374

2.2 断裂中的能量流 375

2.3 断裂准则 375

2.4 Kl或G的计算 375

3 断裂韧度测量 376

3.1 试样 376

3.2 设备 376

3.3 试验过程和数据整理 376

3.4 K-R曲线测量 377

4 测量Kl的试验方法 377

4.1 应变计方法 377

4.2 光测弹性学 377

4.3 数字图像相关 378

相关章节 379

参考文献 379

第156章 飞行器静力屈曲试验 380

1 引言 380

2 试验要求和试验计划 380

2.1 结构试验 380

2.2 试验目的、要求和合格标准 381

3 试验件和试验系统的设计、制造、安装和验收 382

3.1 试验件设计 383

3.2 例子：NASA／SBKF校验样件的设计与验证 383

3.3 试验系统 387

3.4 安装和检查 389

4 数据和测量仪器 390

4.1 传统的载荷、位移和应变测量 390

4.2 数字图像相关技术（摄影测量） 391

4.3 其他有用的测量仪器 392

5 试验文档 392

5.1 试验计划 393

5.2 试验和检查流程（TCP） 394

6 总结 394

注 394

参考文献 394

第157章 动态（振动）试验：航天系统设计认证 395

1 引言 395

2 振源 395

2.1 声 396

2.2 气动 396

2.3 机械 396

3 通用试验注意事项 396

3.1 试验因素 396

3.2 试验夹具 397

4 振动试验 398

4.1 样机试验 398

4.2 样机飞行试验 398

4.3 研制试验 398

4.4 资格试验 398

4.5 验收试验 399

4.6 模态试验 399

4.7 振动试验 399

5 声学试验 400

6 正弦振动试验 400

7 随机振动试验 401

8 飞行试验 401

9 总结 401

致谢 401

词汇表 401

附录A 402

扩展阅读 402

第158章 结构金属、复合材料、夹层材料的疲劳特性 403

1 引言 403

2 疲劳测试总则 404

2.1 测试方法类别 404

2.2 试验机器 404

2.3 校准 404

3 韧性结构金属的疲劳测试 405

3.1 样件设计 405

3.2 S-N曲线 405

3.3 ε-N曲线测试 406

3.4 疲劳裂纹扩展试验 406

4 复合材料的疲劳试验 407

4.1 S-N与ε－N曲线试验 407

4.2 疲劳分层试验 408

5 夹层结构的疲劳试验 408

6 环境相互影响 409

6.1 温度影响 409

6.2 湿度影响 409

7 总结 409

相关文献 409

参考文献 409

第159章 层合板复合材料分层韧性特性 412

1 引言 412

2 模态Ⅰ和模态Ⅱ平面中静态韧性特性 412

2.1 通用的试验方法 412

2.2 故障位置和故障判据 415

2.3 温度和湿度的影响 415

2.4 面间层片方向和分层增长方向的影响 416

2.5 偏移分层试验 416

3 静态模态ⅠⅡⅢ韧性特性 417

3.1 模态Ⅲ 417

3.2 模态ⅠⅢ、模态ⅡⅢ和模态ⅠⅡⅢ 417

4 疲劳韧性特性 418

5 总结 419

参考文献 419

第160章 结构接头试验 421

1 引言 421

2 静力试验 422

2.1 静力载荷下的螺栓接头 422

2.2 静力载荷下的胶接接头 423

3 循环载荷 425

3.1 螺栓接头 425

3.2 胶接接头 426

4 非破坏性试验方法 426

4.1 激光云纹干涉法 426

4.2 数字图像相关 426

5 总结 427

致谢 428

参考文献 428

第161章 材料的动态响应 429

1 引言 429

2 动态本构响应概览 430

3 分离式霍普金森（或Kosky）杆 430

4 压力剪切板撞击试验装置 432

5 总结 434

注 434

参考文献 434

第162章 损伤容限技术及复合材料结构完整技术 436

1 引言 436

2 飞行器损伤容限要求 437

3 主结构校验及鉴定技术 439

3.1 损伤容限 439

3.2 检测 440

3.3 解析方法 440

4 探伤 442

5 总结 442

参考文献 442

第163章 结构无损评估 444

1 引言 444

2 传统的无损评估方法 444

2.1 目检 444

2.2 渗透测试法 445

2.3 磁粒子 445

2.4 涡流法 445

2.5 超声波技术 446

2.6 X光检测法 447

3 新兴无损评估法 448

3.1 热成像 448

3.2 激光光学法 449

3.3 太赫、微波和毫米波检测法 449

3.4 实时超声波成像技术 450

4 总结 451

参考文献 451

第164章 材料与结构实验力学中数字成像相关法 453

1 引言 453

2 数字成像相关原理 453

2.1 基本原理 453

2.2 二维和三维DIC 454

2.3 实验步骤 454

2.4 图案应用与评估 455

3 数字图像相关方法的应用 457

3.1 显微镜法和数字成像相关 457

3.2 高速数字成像相关测量方法 458

4 总结 460

参考文献 460

第17部分 结构健康监测 465

第165章 航空航天领域的结构健康监测 465

1 引言 465

2 SHM技术发展的动力 466

3 应用于航空航天结构的SHM概述 466

4 统计模式识别范例 468

4.1 使用评估 468

4.2 数据采集、标准化和清理 469

4.3 特征提取和信息压缩 469

4.4 概率模型发展 470

5 应用于航空航天结构的SHM面临的挑战 471

参考文献 472

第166章 结构健康监测中的导波方法 475

1 引言 475

1.1 传统的无损评估方法 475

1.2 结构健康监测 475

2 薄壁结构中的导波 476

3 压电晶片主动式传感器 478

3.1 压电晶片主动式传感器原理 479

3.2 兰姆波模态选择性调制与PWAS 480

4 复合材料中的导波 481

5 用于裂纹和分层检测的一发一收主动式SHM 482

5.1 一发一收主动式SHM 482

5.2 一发一收主动式SHM检测金属结构裂纹 482

5.3 一发一收主动式SHM检测复合材料结构中裂纹和脱胶／分层 483

6 用于裂纹和分层检测的脉冲回波主动式SHM 485

6.1 脉冲回波法检测裂纹 485

7 用于大面积成像的永久性相位阵列 487

7.1 嵌入式超声结构雷达的相控阵原理 488

7.2 EUSR方法试验结果 488

8 总结与后续工作 489

参考文献 489

第167章 结构健康检测中的模态振动法 491

1 引言 491

2 有关模态测量的背景 492

2.1 模态法的局限性 492

2.2 基于模态法的结构健康监测研究实例 494

3 线性代数法 496

3.1 直接更新法 497

3.2 最小秩更新法 497

4 总结 498

参考文献 498

第168章 基于阻抗的结构健康监测 500

1 引言 500

2 理论背景 500

3 涉及阻抗方法的测试参数 501

4 阻抗测量信号处理 502

5 阻抗方法试验研究 502

6 阻抗方法与兰姆波传播 503

7 阻抗方法的硬件发展 503

8 传感器诊断和校验与阻抗传感 504

9 总结 505

参考文献 505

第169章 结构健康监测中的信号处理 507

1 引言 507

2 测量、数据采集和预处理 508

3 信号特征分析 508

4 多变量分析和数据压缩 509

5 线性映射函数 509

5.1 主分量分析 510

5.2 因子分析 510

5.3 费舍尔判别 510

5.4 投影寻踪 510

5.5 独立分量分析（ICA） 511

6 非线性映射函数 511

6.1 人工神经网络（ANNs） 511

6.2 支持向量机（SVM） 511

6.3 萨蒙映射 512

6.4 径向基函数（RBF） 512

6.5 关联向量机 512

7 统计模式识别 512

7.1 非监督学习 512

7.2 监督学习 513

8 可靠性、统计分析和不确定性 513

9 数据和信息融合 513

10 应用举例 513

10.1 铝材中的疲劳裂纹检测 513

10.2 复合材料结构冲击损伤检测 514

11 总结 516

参考文献 516

第170章 金属和复合材料航空航天结构的损伤预测 518

1 引言 518

2 预测过程 519

3 预测过程中的方法及问题 521

3.1 载荷评估 521

3.2 损伤评估 523

3.3 材料状态评估 525

3.4 损伤与寿命预报 526

4 总结 527

参考文献 527

第171章 航空航天结构利用结构健康监测的设计原则 530

1 引言 530

2 结构健康监测综合设计单元 531

3 结构健康监测设计框架 533

4 技术集成与设计标准范例 535

5 结束语和技术挑战 538

参考文献 539

附录1 《航空航天科技出版工程》英文版编写委员会 540

附录2 《航空航天科技出版工程3 结构技术》英文版参编人员 543

索引 546