第1章 引论 1
1.1 引言 1
1.2 结构损伤和结构损伤探测 1
1.3 SHM作为NDT的深化 3
1.4 SHM的跨学科性质 4
1.5 SHM系统的结构 7
1.5.1 局部SHM方法 8
1.5.2 整体SHM方法 8
1.6 与SHM系统设计有关的方面 10
1.6.1 设计原则 11
参考文献 12
第2章 弹性波传播的数值模拟 14
2.1 引言 14
2.2 建模方法 15
2.2.1 有限差分法 15
2.2.2 有限元法 16
2.2.3 谱单元法 17
2.2.4 边界元法 19
2.2.5 有限体积法 20
2.2.6 其他数值方法 21
2.2.7 时间离散化 23
2.3 混合和多尺度建模 25
2.4 局部交互仿真方法（LISA） 29
2.4.1 GPU实现 31
2.4.2 进一步发展的基于GPU的LISA软件包 33
2.4.3 cuLISA3D解算器的性能 33
2.5 耦合方案 35
2.6 损伤模型 41
2.7 波传播的吸收边界条件 42
2.8 结论 44
参考文献 45
第3章 结构健康监测中的辅助探测概率模型 51
3.1 引言 51
3.2 探测概率 52
3.3 POD的理论方面 53
3.3.1 击中／脱靶分析 53
3.3.2 信号响应分析 55
3.3.3 置信区间 56
3.3.4 误报率 57
3.4 从POD到MAPOD 57
3.5 SHM的POD 58
3.6 考虑缺陷几何不确定性的SHM系统的MAPOD 59
3.6.1 SHM系统 59
3.6.2 仿真框架 60
3.6.3 可靠性评估 60
3.7 结论 63
参考文献 63
第4章 非线性声学 66
4.1 引言 66
4.2 理论背景 67
4.2.1 接触声学的非线性 69
4.2.2 非线性共振 71
4.2.3 混频 72
4.3 损伤探测方法和应用 77
4.3.1 损伤探测非线性声学 78
4.4 结论 93
参考文献 94
第5章 导波压电复合材料传感器 97
5.1 引言 97
5.2 导波压电传感器 98
5.2.1 压电元件 98
5.2.2 基于压电复合材料的传感器 98
5.2.3 交叉指型传感器 101
5.3 基于MFC的新型IDT-DS 105
5.4 兰姆波生成压电复合材料传感器 107
5.4.1 数值模拟 107
5.4.2 实验验证 109
5.4.3 数值模拟与实验结果 109
5.4.4 讨论 116
5.5 IDT-DS4的兰姆波传感特性 117
5.5.1 数值模拟 117
5.5.2 实验验证 119
5.6 结论 121
附录 121
参考文献 122
第6章 机电阻抗方法 125
6.1 引言 125
6.2 理论背景 126
6.2.1 机电阻抗的定义 126
6.2.2 测量技术 127
6.2.3 损伤探测算法 129
6.3 数值模拟 129
6.3.1 基于有限元的机电阻抗建模方法 130
6.3.2 不确定性和敏感性分析 134
6.3.3 讨论 137
6.4 先进SHM系统 138
6.5 实验室测试 140
6.5.1 板结构试验 140
6.5.2 管道截面的状态监测 144
6.5.3 讨论 146
6.6 飞机结构应用验证 147
6.6.1 主起落架舱螺栓联接的监测 147
6.6.2 铆接机身面板监测 152
6.6.3 讨论 154
6.7 结论 154
参考文献 155
第7章 导波波束的形成 157
7.1 引言 157
7.2 理论 158
7.2.1 合成孔径成像 158
7.2.2 有效孔径概念 162
7.2.3 成像方案 164
7.2.4 自聚焦阵列 166
7.3 数值结果 168
7.3.1 有效孔径实例 168
7.3.2 星形阵列成像 170
7.3.3 DORT-CWT方法的数值验证 174
7.4 实验结果 176
7.4.1 实验装置 176
7.4.2 传感阵列的实验评估 176
7.4.3 有效孔径的实验评估 178
7.4.4 使用合成孔径的损伤成像 179
7.4.5 DORT-CWT方法的实验验证 179
7.4.6 基于自聚焦发射阵列的损伤成像 182
7.5 讨论 183
7.6 结论 184
参考文献 185
第8章 模态滤波技术 187
8.1 引言 187
8.2 当前发展状况 188
8.3 方法的制定 192
8.4 方法的数值验证 195
8.4.1 用于模拟的模型 195
8.4.2 测试程序 196
8.4.3 分析的结果 197
8.4.4 基于模型的探测概率 200
8.5 基于模态过滤的监测系统 202
8.5.1 主要假设 202
8.5.2 测量诊断装置 203
8.5.3 模态分析和模态过滤软件 204
8.6 实验室测试 206
8.6.1 测试程序 206
8.6.2 实验结果 207
8.6.3 探测分析的概率 212
8.7 操作测试 214
8.8 结论 217
参考文献 218
第9章 振动红外热成像法 219
9.1 引言 219
9.2 热成像无损检测技术现状 219
9.3 振动热成像检测系统的发展 227
9.4 虚拟测试 230
9.5 实验室测试 235
9.6 现场测量 237
9.7 概要和结论 239
参考文献 240
第10章 基于视觉的监测系统 242
10.1 引言 242
10.2 当前发展现状 243
10.3 数字图像相关法的挠度测量 244
10.4 图像配准和平面矫正 247
10.5 自动特征检测和匹配 249
10.5.1 基于挠度变形的损伤检测和定位 250
10.6 软件工具开发 252
10.7 方法的数值研究 253
10.7.1 视觉测量系统的数值模型 253
10.7.2 方法的不确定性研究 253
10.7.3 基于概率模型的损伤探测 260
10.8 方法的实验室研究 263
10.8.1 实验室设置方法的测试 264
10.8.2 实验室研究方法的探测概率 264
10.8.3 开发方法的精度研究 270
10.9 方法的关键研究和评价 272
10.9.1 电车高架桥挠度监测 272
10.10 结论 275
参考文献 275