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內容簡介

　　《土木工程結構損傷聲發射監測及評定——理論、方法與應用》講述聲發射技術在土木工程結構損傷監測中的基本理論、方法及工程應用，重點介紹土木工程結構損傷聲發射傳播規律及數值模擬技術、土木工程常見結構損傷聲發射監測及安全評定方法。《土木工程結構損傷聲發射監測及評定——理論、方法與應用》分為8 章，包括土木工程結構損傷聲發射監測基本原理、土木工程結構損傷聲發射傳播規律及數值模擬、闆狀結構損傷聲發射波束成型定位方法、橋梁拉索損傷演化聲發射監測及評價方法、橋梁拉索腐蝕損傷聲發射監測及模式識彆、縴維混凝土損傷演化聲發射監測及破壞機理、往復荷載下FRP-鋼管約束混凝土柱損傷聲發射監測、聲發射技術在拱橋吊杆損傷監測中的應用等。

目錄

目錄
第1章 土木工程結構損傷聲發射監測基本原理 1
1.1 引言 1
1.2 聲發射波的研究 2
1.2.1 聲發射波産生機理及物理效應 2
1.2.2 聲發射産生的條件 3
1.2.3 聲發射信號的特徵參數 5
1.3 土木工程結構損傷常見的聲發射技術分析方法 7
1.3.1 聲發射特徵參數分析方法 7
1.3.2 聲發射信號的波形分析方法 8
1.3.3 基於聲發射特徵參數評價土木工程結構損傷 10
第2章 土木工程結構損傷聲發射傳播規律及數值模擬 14
2.1 聲發射信號的波型效應及其影響 14
2.2 柱麵導波的基本理論 17
2.2.1 導波的常用概念 17
2.2.2 導波的頻散特性和多模態特性 18
2.2.3 柱麵導波頻散方程 19
2.3 柱麵導波頻散麯綫的編程 24
2.4 聲發射波型效應的數值模擬 25
2.4.1 導波數值模擬的優越性 25
2.4.2 導波數值模擬的優化方法 26
2.4.3 導波數值模擬的處理方法 28
2.4.4 數值模擬的結果分析 30
2.5 聲波在闆中傳播的頻域分析 40
2.5.1 譜有限元方法簡介 40
2.5.2 基於傅裏葉變換的頻域分析 43
2.5.3 基於拉普拉斯變換的頻域分析 46
第3章 闆狀結構損傷聲發射波束成型定位方法 52
3.1 引言 52
3.2 波束成形基本原理 53
3.2.1 原理簡介 53
3.2.2 綫性陣列穩定性分析 54
3.3 鋁闆聲發射源定位有限元仿真 56
3.3.1 係統模型與激勵模型 56
3.3.2 有限元模型 56
3.3.3 聲發射源模型 58
3.3.4 信號處理 59
3.3.5 響應信號疊加 59
3.3.6 希爾伯特變換 60
3.3.7 定位結果 61
3.3.8 算法影響因子分析 62
3.3.9 概率診斷成像 64
3.4 聲發射源定位實驗驗證 68
3.4.1 實驗係統和方案 68
3.4.2 鋁闆源定位實驗 70
3.5 鋼筒源定位實驗 73
3.5.1 鋼筒實驗方案 73
3.5.2 損傷定位成像 74
3.6 多損傷定位成像 76
第4章 橋梁拉索損傷演化聲發射監測及評價方法 77
4.1 引言 77
4.2 鋼絞綫應力損傷的聲發射特徵 77
4.2.1 鋼絞綫應力損傷的聲發射監測實驗設計方案 78
4.2.2 實驗結果與討論 78
4.3 基於聲發射監測數據橋梁拉吊索臨界損傷判斷與預測 80
4.3.1 鋼絞綫拉伸損傷聲發射過程的分形特徵 80
4.3.2 鋼絞綫損傷演化聲發射過程的分形分析 81
4.4 鋼絞綫損傷演化的聲發射特徵參數錶徵 82
4.4.1 聲發射纍積能量與拉伸變形的關係 82
4.4.2 聲發射特徵參數錶徵的鋼絞綫損傷演化模型 83
4.5 多齡期橋梁拉索疲勞損傷聲發射監測 85
4.6 多齡期橋梁鋼拉索疲勞損傷實驗 85
4.6.1 實驗方案與裝置 85
4.6.2 疲勞實驗結果及其分析 86
4.6.3 多齡期橋梁鋼拉索疲勞損傷演化過程分析 87
4.7 多齡期鋼拉索各階段損傷聲發射特徵波形損傷類型判彆 88
4.8 多齡期橋梁鋼拉索疲勞斷絲信號確定 94
4.8.1 常用故障診斷指標 94
4.8.2 多齡期橋梁鋼拉索斷絲信號確定及其評價 94
第5章 橋梁拉索腐蝕損傷聲發射監測及模式識彆 96
5.1 引言 96
5.2 鋼絞綫的腐蝕斷裂實驗 96
5.3 鋼絞綫腐蝕損傷演化機製 97
5.4 橋梁拉索腐蝕損傷聲發射源智能識彆技術 98
5.5 粒子群算法改進的聚類分析 103
5.6 實驗結果與討論 108
5.6.1 橋梁拉索腐蝕損傷聲發射參數分析 108
5.6.2 梁拉索應力腐蝕聲發射信號聚類分析 109
5.6.3 基於主成分分析技術的聲發射粒子群聚類算法 110
5.6.4 橋梁拉索應力腐蝕損傷源聲發射特徵參數分析 112
5.7 基於SOFM的聲發射信號模式識彆 113
5.7.1 SOFM 113
5.7.2 SOFM拓撲結構 113
5.7.3 SOFM競爭學習過程 114
5.7.4 SOFM訓練過程 114
5.7.5 SOFM特徵映像U矩陣 115
5.8 基於SOFM的模擬損傷數據的可視化聚類 117
5.8.1 實驗數據特徵提取 117
5.8.2 模擬數據的SOFM數據挖掘分類過程 119
第6章 縴維混凝土損傷演化聲發射監測及破壞機理 130
6.1 引言 130
6.2 實驗方案 130
6.2.1 試件製備 130
6.2.2 加載設備與方法 131
6.2.3 實驗數據采集設備 132
6.3 實驗結果與分析 132
6.3.1 PVA縴維混凝土抗彎強度實驗分析 132
6.3.2 PVA縴維混凝土三點彎麯荷載作用下聲發射特徵參數分析 133
6.4 PVA縴維混凝土材料損傷演化過程評價 136
6.4.1 NDIS—2421損傷評價準則 136
6.4.2 裕度指標評價PVA縴維混凝土損傷演化 137
6.4.3 基於聲發射事件的強度分析 138
6.5 溫度疲勞條件下PVA縴維混凝土聲發射特性研究 140
6.6 實驗方案 140
6.6.1 試件製備 140
6.6.2 荷載工況 141
6.6.3 聲發射信號采集係統 141
6.7 PVA縴維混凝土溫度疲勞荷載下聲發射信號特徵參數分析 141
6.7.1 基於聲發射信號特徵參數的損傷演化分析 141
6.7.2 基於聲發射信號幅值-時間的損傷劣化過程描述 144
6.8 溫度疲勞荷載下PVA縴維混凝土損傷劣化過程分析評價 146
6.8.1 裕度指標評價PVA縴維水泥膠砂損傷演化 146
6.8.2 Kurtosis指標評價PVA縴維水泥膠砂損傷演化 147
6.8.3 b值評價PVA縴維水泥膠砂損傷演化 148
第7章 往復荷載下FRP-鋼管約束混凝土柱損傷聲發射監測 150
7.1 引言 150
7.2 FRP-鋼管約束混凝土柱損傷過程分析 150
7.2.1 FRP-鋼管約束混凝土柱往復軸壓實驗 151
7.2.2 FRP-鋼管約束混凝土柱低周往復擬靜力實驗 158
7.3 FRP-鋼管約束混凝土柱損傷程度評定 164
7.3.1 FRP-鋼管約束混凝土柱往復軸壓實驗 164
7.3.2 FRP-鋼管約束混凝土柱低周往復擬靜力實驗 167
7.4 FRP-鋼管約束混凝土柱損傷模式識彆 169
7.4.1 聲發射信號聚類分析法 170
7.4.2 FRP-鋼管約束混凝土柱往復軸壓實驗 175
7.4.3 FRP-鋼管約束混凝土柱低周往復擬靜力實驗 179
7.5 FRP-鋼管約束混凝土柱損傷信號頻譜分析 183
7.5.1 小波變換理論 183
7.5.2 FRP-鋼管約束混凝土柱損傷信號小波分析 186
第8章 聲發射技術在拱橋吊杆損傷監測中的應用 193
8.1 引言 193
8.2 四川峨邊大渡河拱橋工程概況 194
8.3 拱橋吊杆損傷的聲發射監測 194
8.4 拱橋吊杆損傷聲發射測試方案 195
8.5 聲發射測試結果分析與討論 197
參考文獻 215
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