Measuring, Monitoring and Modeling Concrete Properties pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Konsta-gdoutos, Maria S. (EDT)

出品人:

页数:786

译者:

出版时间:2006-07-28

价格:USD 269.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781402051036

丛书系列:

图书标签:

• 混凝土
• 材料科学
• 土木工程
• 结构工程
• 耐久性
• 监测
• 建模
• 性能评估
• 无损检测
• 建筑材料

现代建筑材料科学与结构健康监测前沿技术概览 本书聚焦于工程领域中至关重要的两个交叉学科：高性能建筑材料的先进表征与结构工程中的实时健康监测技术。它旨在为土木工程师、材料科学家、结构分析师以及相关领域的学生提供一个全面且深入的视角，探讨如何通过精确的测量、持续的监控和先进的建模手段，来提升基础设施的耐久性、安全性和可持续性。 第一部分：先进材料的精准表征与性能预测 本书的第一部分深入剖析了现代土木工程材料（特别是高性能混凝土、先进复合材料及新型胶凝体系）的微观结构、力学行为及其长期性能演化规律。我们认识到，材料的宏观性能是其内部微观结构（从纳米尺度到宏观层面）相互作用的结果。因此，本书详尽介绍了多尺度分析方法在材料科学中的应用。 1.1 混凝土与新型胶凝体系的微观结构解析： 这一章节详细阐述了X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）与能谱分析（EDS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）以及核磁共振（NMR）等无损或微损表征技术在揭示水化过程、孔隙结构分布和化学组分变化中的作用。重点讨论了如何利用这些技术来量化和理解由掺合料（如粉煤灰、硅灰、偏硅酸盐）引入的微观结构改进，以及这些改进如何影响材料的早期强度发展和长期耐久性。 1.2 复杂本构关系与寿命预测模型： 材料性能并非恒定不变，它受到温度、湿度、应力历史和腐蚀性环境的显著影响。本部分详细梳理了描述粘弹性、粘塑性、蠕变、收缩等时间依赖性行为的经典与现代本构模型。我们不仅涵盖了标准的弹塑性模型，更侧重于介绍基于物理机制的（Physics-Based）模型，如考虑损伤演化的模型和涉及离子迁移过程的扩散模型。通过实例分析，指导读者如何利用实验数据校准这些模型，并进行可靠的长期性能预测，特别是在海洋环境和冻融循环条件下的寿命评估。 1.3 智能材料与自修复技术： 随着工程界对结构自主适应能力需求的增加，本书专门辟出章节讨论了智能材料在结构工程中的应用潜力。这包括形状记忆合金（SMA）在应力释放和振动控制中的应用，以及智能纤维和胶囊技术在实现混凝土自修复功能方面的最新进展。对这些新兴材料的机械性能、触发机制和集成策略进行了深入探讨。 第二部分：结构健康监测（SHM）的理论与实践 本书的第二部分转向了结构工程领域，重点阐述如何利用传感器技术、数据采集系统和先进的信号处理算法，对在役基础设施的健康状况进行实时或定期的评估。结构健康监测（SHM）是确保结构服役安全的关键技术支撑。 2.1 传感器技术与数据采集系统： 本章节系统性地介绍了用于结构监测的各类传感器，包括应变片（电阻式、光纤布拉格光栅-FBG）、加速度计、位移传感器、腐蚀电位传感器以及嵌入式传感器网络。重点对比了有线系统与无线传感器网络（WSN）的优劣，并讨论了在复杂环境下确保数据质量和系统可靠性的关键技术，如电源管理和数据同步。 2.2 模态识别与系统辨识： 结构的振动特性（固有频率、阻尼比）是评估其整体刚度和损伤状态的敏感指标。本部分详细介绍了模态分析的理论基础，包括频域法（FFT、FFT谱分析）和时域法（如随机子空间辨识RASS、频域分解法FDD）。通过详细的案例，展示如何从噪声较大的现场数据中准确地提取出结构的关键模态参数，并探讨环境因素（如温度变化）对模态参数的影响，以及如何区分由环境变化引起的参数波动与由损伤导致的参数下降。 2.3 基于数据驱动的损伤检测与定位： 损伤的出现往往伴随着结构动态特性的微小变化。本章聚焦于如何利用模态参数的变化或其他监测数据（如声发射、热成像）来识别损伤的发生、发展和定位。我们深入探讨了各种损伤指标（Damage Indicators），包括应变能密度指标、模态振型曲率变化法、以及基于神经网络和机器学习的模式识别方法。特别强调了如何在数据量庞大且存在不确定性的情况下，建立鲁棒的损伤评估流程，区分环境影响与实际损伤。 2.4 多尺度集成与信息融合： 现代SHM系统通常涉及来自不同类型传感器和不同尺度的信息。本书强调信息融合的重要性，介绍了将微观材料性能评估结果（如材料劣化率）与宏观结构响应数据（如振动数据）相结合的方法。通过建立“材料-构件-结构”多层次的分析框架，实现对结构健康状态更全面、更准确的评估，从而优化维护决策和资源分配。 全书特色： 本书的独特之处在于其跨学科的整合性，它不将材料科学和结构监测视为孤立的研究领域，而是强调材料的退化是结构响应变化的基础，而结构监测则反过来验证和修正材料的寿命模型。全书内容严谨，理论阐述清晰，并辅以大量实际工程案例和数据分析实例，确保读者能够将前沿的科学原理转化为实际的工程应用能力。它致力于培养新一代工程师，使其能够设计出更耐久的结构，并掌握实时评估其安全性的尖端技术。

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