弹性波力学与超声无损检测
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作者(美)特里比克拉姆·昆都|译者:王兴远//王克义//许崇林//宿文玲
出版社国防工业
ISBN9787118131871
出版时间2024-04
装帧精装
开本其他
定价139元
货号32074325
上书时间2024-07-07
商品详情
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作者简介
王兴远，男，1990年2月出生，讲师，博士。主要从事接触应力超声无损检测技术、精密装配与微装配技术的科学研究，2013年以来发表学术论文10篇、其中SCI检索6篇，EI检索1篇，参加国际会议3次并做演讲。
目录
序言 xv 作者简介 xvii 1弹性波力学–线性分析 1 1.1连续介质力学和弹性理论基础 1 1.1.1变形和应变张量 1 1.1.1.1小位移梯度下εij和ωij的解释 2 1.1.2牵引力和应力张量 5 1.1.3牵引力-应力关系 7 1.1.4平衡方程 8 1.1.4.1力平衡 8 1.1.4.2力矩平衡 9 1.1.5应力变换 10 1.1.5.1 克罗内克符号(δij)和排列符号(εijk) 11 1.1.6张量的定义 12 1.1.7主应力和主平面 12 1.1.8位移和其他矢量的变换 16 1.1.9应变变换 16 1.1.10弹性材料的定义和应力-应变关系 17 1.1.11独立材料常数的数量 20 1.1.12对称材料平面 21 1.1.12.1一个对称平面 21 1.1.12.2两个和三个对称平面 22 1.1.12.3三个对称平面和一个对称轴 22 1.1.12.4三个对称平面和两个或三个对称轴 23 1.1.13各向同性材料的应力-应变关系-Green方法 25 1.1.13.1关于杨氏模量和泊松比的胡克定律 27 1.1.14Navier平衡方程 28 1.1.15其他坐标系下的弹性力学基本方程 30 1.2时间相关问题或动力学问题 31 1.2.1几个简单的动力学问题 31 1.2.2Stokes-Helmholtz分解 37 1.2.3二维平面问题 38 1.2.4P-波和S-波 40 1.2.5谐波 40 1.2.6平面波与无应力平面边界的相互作用 42 1.2.6.1无应力平面边界上的P-波入射 42 1.2.6.2无应力表面上平面P-波的反射概述 44 1.2.6.3无应力平面边界上的S-波入射 46 1.2.7离面或反平面运动-SH波 48 1.2.7.1SH波与无应力平面边界的相互作用 50 1.2.7.2SH波与平面界面的相互作用 51 1.2.8P-波和SV-波与平面界面的相互作用 52 1.2.8.1P-波撞击界面 52 1.2.8.2SV-波撞击界面 56 1.2.9均匀半空间中的Rayleigh波 59 1.2.10Love波 63 1.2.11层状半空间中的Rayleigh波 64 1.2.12板波 66 1.2.12.1板中的反平面波 66 1.2.12.2板中的面内波（Lamb波） 69 1.2.13相速度和群速度 73 1.2.14点源激励 76 1.2.15波在流体中的传播 79 1.2.15.1压力与速度的关系 80 1.2.15.2平面波在流体-流体界面的反射和透射 80 1.2.15.3流体中的平面波势 82 1.2.15.4流体中的点源 84 1.2.16平面波在流体-固体界面的反射和透射 86 1.2.17浸没在流体中的固体平板对平面波的反射和透射 91 1.2.18 不同材料的弹性属性 94 1.3结束语 94 习题 100 参考文献 111 2弹性导波-无损检测中的分析和应用 113 2.1导波和波导 113 2.1.1 Lamb波和泄漏Lamb波 114 2.2基本方程-真空中的均匀弹性板 114 2.2.1色散曲线和振型 117 2.2.1.1色散曲线 117 2.2.1.2振型 120 2.3浸没在液体中的均匀弹性板 123 2.3.1对称运动 126 2.3.2反对称运动 131 2.4平面P-波撞击浸没在流体中的固体平板 135 2.4.1板材的Lamb波检测 138 2.4.1.1用窄带和宽带换能器产生多种Lamb振型 138 2.4.1.2大型板材的无损检测 140 2.5多层板中的导波 148 2.5.1真空中的n-层板 148 2.5.1.1数值不稳定性 151 2.5.1.2全局矩阵法 152 2.5.2流体中的n-层板 154 2.5.2.1全局矩阵法 157 2.5.3浸没在流体中的n-层板受平面P-波的冲击 158 2.5.3.1全局矩阵法 159 2.6单层和多层复合板中的导波 160 2.6.1浸没在流体中的单层复合板 167 2.6.2浸没在流体中的多层复合板 167 2.6.3真空中的多层复合板（色散方程） 169 2.6.4考虑衰减的复合板分析 170 2.7多层复合板缺陷检测-实验研究 172 2.7.1样本描述 173 2.7.2数值和实验结果 174 2.8管道圆周方向的导波传播 181 2.8.1基本方程 182 2.8.2波形 183 2.8.3控制微分方程 184 2.8.4边界条件 185 2.8.5求解 185 2.8.6数值结果 187 2.8.6.1与各向同性平板结果的比较 187 2.8.6.2与各向异性平板结果的比较 187 2.8.6.3与各向同性管道结果的比较 191 2.8.6.4小半径各向异性管道 191 2.9导波在管道轴向的传播 192 2.9.1基本方程 182 2.9.2柱面导波在管壁损伤检测中的应用 200 2.10结束语 205 习题 205 参考文献 208 3分布式点源法（DPSM）模拟弹性波 215 3.1用点源分布模拟有限平面声源 215 3.2流体中的平面活塞换能器 217 3.2.1解析解 217 3.2.2数值解 218 3.2.3半解析DPSM解 219 3.2.4计算结果 223 3.2.5相邻点源之间所需距离 232 3.3均匀流体中的聚焦换能器 234 3.3.1聚焦换能器的计算结果 235 3.4有界面的非均匀流体中的声场 235 3.4.1流体1中的声场计算 236 3.4.2流体2中的声场计算 238 3.4.3连续性条件的满足和未知数的确定 239 3.5散射体存在时的超声声场 240 3.5.1 DSPM建模 240 3.5.1.1单个点源模拟极小腔体 242 3.5.1.2多个点源模拟小型腔体 242 3.5.1.3大型腔体的完全解 242 3.5.2解析解 243 3.5.3腔体问题的数值解 244 3.6多层流体介质中的超声声场 249 3.7流体-固体界面存在时的超声声场计算 251 3.7.1流体-固体界面 251 3.7.2固体半空间上的流体楔形-DPSM公式 253 3.7.3固体-固体界面 259 3.8瞬态问题的DPSM建模 259 3.8.1束缚梁激发的流体-固相界面-DPSM方程 260 3.8.1.1瞬态分析 262 3.8.1.2计算结果 262 3.9各向异性介质的DPSM建模 268 3.9.1浸没在流体中固体板的DPSM建模 270 3.9.2窗口技术 270 3.9.3弹性动力学Green函数 274 3.9.3.1一般各向异性材料 274 3.9.3.2留数法 276 3.9.3.3横观各向同性材料的积分域缩减 276 3.9.4数值算例 278 3.9.4.1各向同性板 278 3.9.4.2横观各向同性板 280 3.10结束语 281 参考文献 282 4非线性超声无损检测技术 287 4.1引言 287 4.2非线性材料中波传播的一维分析 289 4.2.1线性和非线性材料的应力-应变关系 289 4.2.2单频波激励下的非线性材料 289 4.2.3两种不同频率的波激励下的非线性材料 293 4.2.4一维波在非线性杆中传播的详细分析 294 4.2.5其他类型波的高次谐波产生 297 4.2.5.1横波在非线性块体材料中的传播 297 4.2.5.2导波非线性波导中的传播 297 4.3非线性体波在无损检测中的应用 299 4.3.1非线性声学参数的测量 299 4.3.2实验结果 300 4.4非线性Lamb波在无损检测中的应用 302 4.4.1非线性Lamb波实验中的相位匹配 302 4.4.2实验结果 303 4.5非线性共振技术 305 4.6基于泵浦波和探测波的技术 307 4.7边带峰值计数（SPC）技术 309 4.7.1 SPC测量材料非线性的实验证明 310 4.8结束语 313 参考文献 314 5声源定位 317 5.1引言 317 5.2各向同性板中的声源定位 318 5.2.1波速已知各向同性板的三角测量技术 318 5.2.2波速未知各向同性板的三角测量技术 320 5.2.3波速未知各向同性板的优化技术 321 5.2.4各向同性板的波束成形技术 323 5.2.5未知波速各向同性板的应变Rossette技术 324 5.2.6基于模态声发射的声源定位 325 5.3各向异性板中的声源定位 325 5.3.1各向异性结构波束成形技术 325 5.3.2各向异性板声源定位优化技术 289 5.3.3材料属性未知各向异性板中的声源定位 330 5.3.3.1 tij的确定 333 5.3.3.2预测精度的改进和检查 334 5.3.3.3实验验证 334 5.3.4采用Poynting矢量技术的材料属性未知平板的声源定位及其强度评估 336 5.4复杂结构中的声源定位 337 5.4.1基于时间反演和人工神经网络技术的复杂结构中的声源定位 338 5.4.2基于密集分布传感器的声源定位 339 5.5三维结构中的声源定位 340 5.6到达时间的自动确定 340 5.7声源预测中的不确定性 340 5.8基于波前分析的各向异性板中的声源定位 340 5.8.1基于传感器簇的波传播方向矢量测量 341 5.8.2各向异性板中波传播的数值模拟 343 5.8.3基于波前的声源定位技术 344 5.8.3.1菱形波前 344 5.8.3.2椭圆波前 349 5.8.3.3菱形波前的数值验证 352 5.8.3.4非椭圆参数曲线模拟的波前 354 5.8.3.5非椭圆波阵面的数值验证 358 5.9结束语 363 参考文献 364 索引 371
内容摘要
本书详细地介绍了超声无损检测技术的研究热点:导波检测技术、非线超声检测技术、分布式点源法（DPSM）和声源定位技术，并提供了相关典型案例及详解。全书共分5章.第1章介绍了超声波无损检测的基础理论——弹性波力学(线性分析)；第2章介绍了弹性导波在无损检测中的分析和应用；第3章针对分布式点源法（DPSM）的原理，以及不同介质中的声场分析过程进行了介绍；第4章详细介绍了非线性超声无损检测技术的基本理论和应用实例；第5章对不同情况下的声源定位方法进行了介绍。
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