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利用壓電超聲導波時間反轉法的管道結構裂紋監測研究 版權信息
- ISBN：9787122402233
- 條形碼：9787122402233 ; 978-7-122-40223-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
利用壓電超聲導波時間反轉法的管道結構裂紋監測研究 本書特色
本書對壓電超聲導波時間反轉法在管道結構健康監測中的應用進行了研究，在國內首次對充液埋地管道結構的裂紋監測進行了理論和試驗研究，具有很高的創新性和試驗指導價值
利用壓電超聲導波時間反轉法的管道結構裂紋監測研究 內容簡介
本書為對管道無損檢測領域一些前瞻性研究的探討。本書在國內搶先發售對崇業埋地管道結構的裂紋監測進行了理論和試驗研究，開發了一套快捷準確的試驗系統，對準確判斷管道結構完整性、提高其監測水平具有重要的現實意義。本書的主要內容包括：推導出管道超聲導波的時間反轉聚焦基本公式；對窄帶激勵信號激勵下的超聲導波信號聚焦進行了理論分析和試驗研究；對超聲導波不同模態下空管中各種裂紋的敏感性進行了理論分析和試驗驗證；根據三維彈性波動理論，通過在土中波的標量勢中引入第二類Hankel函數，對管道-土體系中的導波傳播的波動方程進行了求解。 本書可供結構、機械、石油、市政等結構健康相關領域的研究人員、技術人員以及從事相關研究的在校師生參考使用。
利用壓電超聲導波時間反轉法的管道結構裂紋監測研究 目錄
第1章 緒論 001
1.1 研究背景及意義 002
1.2 研究歷史和現狀 004
1.2.1 國外研究歷史和現狀 004
1.2.2 國內研究歷史和現狀 007
1.3 基于壓電材料的結構健康監測 009
1.3.1 基于壓電材料的被動監測 009
1.3.2 基于壓電材料的主動監測 010
1.4 主要研究內容及特色 011
1.5 本章小結 013
第2章 壓電效應與超聲導波的基本理論 014
2.1 壓電材料基本性能 015
2.1.1 壓電材料與壓電效應 015
2.1.2 壓電作動器與傳感器 017
2.2 超聲導波的基本概念與分類 018
2.3 群速度和相速度 019
2.4 導波的多模態和頻散現象 021
2.5 周向導波 023
2.6 柱面導波 026
2.7 空心圓管中導波模態分析 032
2.7.1 L模態 033
2.7.2 T模態 035
2.7.3 F模態 037
2.8 本章小結 040
第3章 壓電超聲導波時間反轉基本理論及試驗驗證 041
3.1 概述 042
3.2 時間反轉產生的技術背景 043
3.2.1 時間反轉鏡技術在超聲領域中的發展 043
3.2.2 固體中的時間反轉技術及研究現狀 044
3.3 超聲導波時間反轉聚焦分析 045
3.3.1 單個作動器/傳感器的超聲導波時間反轉過程 045
3.3.2 多個傳感器的超聲導波時間反轉聚焦過程 047
3.4 時間反轉法在板中試驗驗證 049
3.4.1 單個壓電作動器/傳感器對超聲導波的時間反轉聚焦試驗及結果 051
3.4.2 多個壓電作動器/傳感器對超聲導波的時反聚焦試驗及結果 053
3.5 本章小結 056
第4章 管道結構壓電超聲導波裂紋監測數值模擬 057
4.1 有限元數值模型 058
4.1.1 單元選取 058
4.1.2 模型建立 059
4.2 超聲導波管道裂紋監測中激勵頻率和模態選擇 060
4.2.1 激勵信號選取 061
4.2.2 激勵信號周期 062
4.2.3 截止頻率 064
4.3 時間反轉法的基本流程 065
4.4 全信號取點率對監測能力的影響 066
4.5 模擬及結果分析 069
4.5.1 周向裂紋 069
4.5.2 軸向裂紋 074
4.5.3 斜向裂紋 079
4.6 本章小結 084
第5章 空心直管結構壓電超聲導波裂紋監測試驗 086
5.1 管道結構超聲導波裂紋監測理論 087
5.2 試驗目標與試驗系統 088
5.2.1 試驗目標 088
5.2.2 試驗系統 088
5.3 無缺陷管道超聲導波監測試驗 089
5.4 時間反轉導波監測試驗 093
5.4.1 時間反轉導波監測試驗過程 093
5.4.2 含周向裂紋管道結構損傷監測 094
5.4.3 含軸向裂紋管道結構損傷監測 098
5.4.4 含斜向裂紋管道結構損傷監測 103
5.5 本章小結 108
第6章 充液埋地管道結構超聲導波理論研究與裂紋監測試驗 109
6.1 充液埋地管道結構超聲導波監測理論 110
6.2 試驗系統 115
6.3 基于縱向導波的充液埋地直管斜裂紋監測 116
6.3.1 縱向導波的頻散曲線和激勵頻率的選擇 116
6.3.2 試驗結果及分析 119
6.3.3 含不同角度斜裂紋管道結構損傷時間反轉監測 120
6.4 基于扭轉模態導波的埋地充液直管軸向裂紋監測 125
6.4.1 扭轉導波激勵頻率的選擇 125
6.4.2 試驗系統 126
6.4.3 試驗結果及分析 128
6.4.4 時間反轉結果及分析 130
6.5 基于縱向導波的彎管焊縫監測 132
6.5.1 理論分析 132
6.5.2 試驗系統 134
6.5.3 試驗結果與分析 135
6.6 本章小結 139
第7章 結論與展望 140
7.1 結論 141
7.2 創新點摘要 143
7.3 展望 144
主要符號表 146
參考文獻 148
1.1 研究背景及意義 002
1.2 研究歷史和現狀 004
1.2.1 國外研究歷史和現狀 004
1.2.2 國內研究歷史和現狀 007
1.3 基于壓電材料的結構健康監測 009
1.3.1 基于壓電材料的被動監測 009
1.3.2 基于壓電材料的主動監測 010
1.4 主要研究內容及特色 011
1.5 本章小結 013
第2章 壓電效應與超聲導波的基本理論 014
2.1 壓電材料基本性能 015
2.1.1 壓電材料與壓電效應 015
2.1.2 壓電作動器與傳感器 017
2.2 超聲導波的基本概念與分類 018
2.3 群速度和相速度 019
2.4 導波的多模態和頻散現象 021
2.5 周向導波 023
2.6 柱面導波 026
2.7 空心圓管中導波模態分析 032
2.7.1 L模態 033
2.7.2 T模態 035
2.7.3 F模態 037
2.8 本章小結 040
第3章 壓電超聲導波時間反轉基本理論及試驗驗證 041
3.1 概述 042
3.2 時間反轉產生的技術背景 043
3.2.1 時間反轉鏡技術在超聲領域中的發展 043
3.2.2 固體中的時間反轉技術及研究現狀 044
3.3 超聲導波時間反轉聚焦分析 045
3.3.1 單個作動器/傳感器的超聲導波時間反轉過程 045
3.3.2 多個傳感器的超聲導波時間反轉聚焦過程 047
3.4 時間反轉法在板中試驗驗證 049
3.4.1 單個壓電作動器/傳感器對超聲導波的時間反轉聚焦試驗及結果 051
3.4.2 多個壓電作動器/傳感器對超聲導波的時反聚焦試驗及結果 053
3.5 本章小結 056
第4章 管道結構壓電超聲導波裂紋監測數值模擬 057
4.1 有限元數值模型 058
4.1.1 單元選取 058
4.1.2 模型建立 059
4.2 超聲導波管道裂紋監測中激勵頻率和模態選擇 060
4.2.1 激勵信號選取 061
4.2.2 激勵信號周期 062
4.2.3 截止頻率 064
4.3 時間反轉法的基本流程 065
4.4 全信號取點率對監測能力的影響 066
4.5 模擬及結果分析 069
4.5.1 周向裂紋 069
4.5.2 軸向裂紋 074
4.5.3 斜向裂紋 079
4.6 本章小結 084
第5章 空心直管結構壓電超聲導波裂紋監測試驗 086
5.1 管道結構超聲導波裂紋監測理論 087
5.2 試驗目標與試驗系統 088
5.2.1 試驗目標 088
5.2.2 試驗系統 088
5.3 無缺陷管道超聲導波監測試驗 089
5.4 時間反轉導波監測試驗 093
5.4.1 時間反轉導波監測試驗過程 093
5.4.2 含周向裂紋管道結構損傷監測 094
5.4.3 含軸向裂紋管道結構損傷監測 098
5.4.4 含斜向裂紋管道結構損傷監測 103
5.5 本章小結 108
第6章 充液埋地管道結構超聲導波理論研究與裂紋監測試驗 109
6.1 充液埋地管道結構超聲導波監測理論 110
6.2 試驗系統 115
6.3 基于縱向導波的充液埋地直管斜裂紋監測 116
6.3.1 縱向導波的頻散曲線和激勵頻率的選擇 116
6.3.2 試驗結果及分析 119
6.3.3 含不同角度斜裂紋管道結構損傷時間反轉監測 120
6.4 基于扭轉模態導波的埋地充液直管軸向裂紋監測 125
6.4.1 扭轉導波激勵頻率的選擇 125
6.4.2 試驗系統 126
6.4.3 試驗結果及分析 128
6.4.4 時間反轉結果及分析 130
6.5 基于縱向導波的彎管焊縫監測 132
6.5.1 理論分析 132
6.5.2 試驗系統 134
6.5.3 試驗結果與分析 135
6.6 本章小結 139
第7章 結論與展望 140
7.1 結論 141
7.2 創新點摘要 143
7.3 展望 144
主要符號表 146
參考文獻 148
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