Sensing Issues in Civil Structural Health Monitoring pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Ansari, Farhad (EDT)

出品人:

页数:527

译者:

出版时间:

价格:219

装帧:HRD

isbn号码:9781402036606

丛书系列:

图书标签:

• Structural Health Monitoring
• Civil Engineering
• Sensors
• Data Analysis
• Damage Detection
• Vibration Analysis
• Finite Element Method
• Signal Processing
• Condition Monitoring
• Non-destructive Testing

好的，这是一份针对一本名为《Sensing Issues in Civil Structural Health Monitoring》的书籍的详细图书简介，但内容不包含该书籍的任何信息，而是专注于土木结构健康监测（SHM）领域中，不涉及“传感问题”的特定方面。 --- 图书名称： 先进无损检测技术在基础设施寿命评估中的应用 作者： [此处留空，或使用虚构作者名] 出版社： [此处留空，或使用虚构出版社名] ISBN： [此处留空，或使用虚构ISBN] 图书简介： 前言：基础设施的持久性与评估的必要性 随着全球基础设施的老化，如何精确、高效地评估桥梁、高层建筑、隧道和管道等关键土木结构的剩余使用寿命，已成为当代土木工程领域面临的重大挑战。传统的定期人工目视检查方法，虽然是基础，但往往受制于主观性、局限的可达性以及无法捕捉结构内部的早期损伤信号。因此，本专著深入探讨了在不依赖于传统“传感”范式的基础上，如何利用先进的无损检测（NDT）技术，结合现代计算方法，实现对结构健康状态的全面、量化评估。本书旨在为结构工程师、材料科学家以及基础设施管理者提供一个专注于非侵入式、系统性评估策略的理论与实践框架。 第一部分：结构动力学与模态表征的计算建模 本部分着重于如何通过理论模型和数值仿真来理解结构对外部激励的响应，从而间接推断其健康状况，而非直接依赖于现场实时数据采集的密集网络。 第一章：高保真有限元模型的构建与校准 详细阐述了如何利用先进的几何建模技术和材料本构模型，构建出高度精确的有限元模型（FEM）。重点讨论了如何处理材料非线性、疲劳累积效应以及环境载荷（如风致激励、温度梯度）对整体响应的复杂影响。本章强调的是模型本身的完备性和初始状态的准确表征，而非如何用传感器数据来更新或修正这个模型。 第二章：模态分析与特征值问题的求解 深入研究了结构固有频率、阻尼比和振型（Mode Shapes）的理论基础。详细解析了经典本征值问题的求解算法，包括子空间迭代法和Lanczos方法，并讨论了如何利用这些理论特征值来预测结构在特定载荷下的动态行为。内容聚焦于纯数学和物理学层面的动力学求解，为后续的损伤定位提供理论基准。 第三章：非线性动力学响应与损伤指示 探讨了当结构进入高应力状态或出现微小损伤后，其动力学响应如何从线性向非线性转变的机理。本章关注的是非线性模型的建立，例如接触非线性、几何非线性等，用以模拟极端事件或长期退化下的结构表现，这完全基于对材料和几何属性的深入理解，而非依赖于传感器记录的非线性振动信号。 第二部分：先进无损评估技术（NDT）的原理与定量化评估 本部分聚焦于几种主流的、不需要长期、密集的分布式传感网络的无损检测技术，强调单次或定点探测的深度分析和结果的定量化。 第四章：超声导波技术在材料内部缺陷检测中的应用 系统介绍了导波（Guided Waves）在检测混凝土和钢结构内部裂纹、孔隙和空洞的机理。重点阐述了导波的产生、传播特性以及如何利用波的反射、散射和衰减模式来识别缺陷的尺寸和位置。本章强调的是通过发射和接收单元在特定位置进行的高能脉冲激发，而非部署长期的监测系统。内容包括相控阵超声（PAUT）在复杂几何体中的应用。 第五章：电磁声换能器（EMAT）与钢结构疲劳评估 详细讲解了电磁声换能器（EMAT）的工作原理，特别是在无需耦合剂的情况下对钢结构进行超声波激发和接收的优势。本章侧重于如何通过测量高频超声信号的频移和衰减来量化钢材内部的微观疲劳损伤累积，这是一种“按需”进行的、高精度检测方法。 第六章：红外热像学在表面与近表面损伤成像中的原理 探讨了主动红外热像技术（PIRT）在识别混凝土剥落、钢筋锈蚀导致的表面隔热性能变化中的应用。本章详细分析了热扩散方程，并阐述了如何通过加热（如热风或卤素灯）后的热流反演技术，重建出隐藏在表层之下的温度异常区域，从而实现对缺陷的定性或半定量成像。 第七章：冲击回波法与地质探测技术的融合应用 聚焦于冲击回波法（Impact-Echo, IE）和透射声波技术在厚大构件（如桥墩基础或厚板结构）内部空洞和分层检测中的应用。本章分析了冲击激励产生的压力波在结构内部的传播与反射特征，并讨论了频谱分析如何将原始时域信号转化为关于缺陷深度的定量信息。 第三部分：基于数据融合与退化模型的寿命预测 本部分关注如何将上述单次或定点获取的精确NDT数据，与已知的材料性能数据相结合，进行结构完整性评估和剩余寿命预测。 第八章：基于可靠性理论的结构寿命预测框架 引入概率可靠性方法（如First-Order Reliability Method, FORM 和 Second-Order Reliability Method, SORM），讨论如何将材料的随机退化模型（如Weibull分布或Gamma过程）与结构承载能力的概率分布相结合，以预测结构在特定时间点失效的概率。这是一种基于物理模型和概率统计的预测，不依赖于持续的实时数据流。 第九章：损伤的演化模拟与剩余寿命推算 本章探讨如何利用非线性有限元模型，结合第四、五章中获取的关键损伤参数（如裂纹尺寸、材料强度折减系数）作为输入，模拟结构在未来载荷谱下的性能退化路径。通过多次迭代模拟，推算出结构达到预设极限状态所需的时间，从而确定剩余寿命。 第十章：面向基础设施管理的信息系统架构 最后，本章提出了一个不以实时监测为核心，而是以周期性、高精度评估数据为驱动的基础设施管理信息系统（IMS）的架构设计。该系统侧重于历史评估数据的存储、检索、趋势分析以及基于风险的维护决策支持，确保资源分配的优化。 结语：从实时监测到周期性精度评估的范式转换 本书通过深入研究先进的无损评估方法、高保真计算建模以及基于物理的退化预测，为土木结构健康评估提供了一条清晰的路径：即通过在关键时间点部署高精度、非侵入性的评估技术，辅以强大的计算模型，实现对结构状态的全面理解和可靠的寿命预测，从而实现更具成本效益和科学性的基础设施维护策略。本书是对结构评估领域中“测量与感知”之外的“计算与诊断”力量的深度挖掘。

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