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内容简介
《固体中的超声导波》是作者及其团队在超声导波领域30多年研究工作的总结，共21章，内容包括弹性力学基础，波动力学、超声体波、表面波、界面波，以及各种板材和管材中的超声导波的传播规律、研究方法和实际应用。目录
目录第1章绪论1
1.1引言1
1.2体波和导波的比较2
1.3超声导波综述3
1.4无损检测和结构健康监测的区别4
1.5各章内容预览4
1.6小结6
参考文献8
第2章频散原理9
2.1引言9
2.2张紧弦中的波9
2.2.1控制方程9
2.2.2分离变量法求解10
2.2.3达朗贝尔解11
2.2.4初值条件11
2.3弹性基础上的弦12
2.4频散波传播的例子14
2.5黏性基础上的弦15
2.6黏弹性基础上的弦15
2.7频散系统的图解法15
2.8群速度概念16
习题19
参考文献21
第3章无界介质中的声波22
3.1引言22
3.2各向同性介质22
3.2.1运动方程22
3.2.2膨胀波和等容波23
3.3各向异性介质的克里斯托费尔方程24
3.4关于速度、波和慢度面28
习题31
参考文献32
第4章反射与折射33
4.1引言33
4.2垂直入射波的反射系数33
4.3斜入射波的斯涅尔定律36
4.4临界角与波型转换38
4.5折射的慢度图和临界角分析39
习题40
参考文献41
第5章斜入射42
5.1引言42
5.2反射和透射系数42
5.2.1固-固界面42
5.2.2固-液界面44
5.2.3液-固界面45
5.3展望46
习题46
参考文献46
第6章板中的导波48
6.1引言48
6.2自由边界条件板问题49
6.2.1势函数分析法49
6.2.2部分波分析法51
6.3瑞利-兰姆频率方程的数值解53
6.4群速度55
6.5波结构56
6.6压缩波和弯曲波59
6.7杂项议题59
6.7.1纵向位移占主导的兰姆波59
6.7.2液体耦合弹性层的零点和极点63
6.7.3模式的截止频率64
习题64
参考文献65
第7章表面波和次表面波67
7.1引言67
7.2表面波67
7.3表面波的激发和接收71
7.4次表面纵波72
习题73
参考文献74
第8章导波力学分析的有限元方法75
8.1引言75
8.2有限元方法综述75
8.2.1使用有限元方法来求解问题75
8.2.2二次单元79
8.2.3动态问题79
8.2.4误差控制80
8.3有限元法在导波分析中的应用81
8.3.1板中二维表面波激发81
8.3.2钢管中的导波传播和缺陷检测82
习题83
参考文献84
第9章半解析有限元方法86
9.1引言86
9.2平板结构的半解析有限元分析86
9.3基于正交性的模式分类89
9.4群速度频散曲线90
9.5导波能量91
9.5.1坡印亭矢量91
9.5.2能量速度91
9.5.3各向异性板中的偏转角现象91
9.6半解析有限元方法解的收敛性92
9.78层准-各向同性板中的自由导波93
9.8柱状结构中的半解析有限元计算96
习题98
参考文献99
第10章管中的导波100
10.1引言100
10.2轴向传播的导波100
10.2.1解析求解方法100
10.2.2激发条件和周向能量分布107
10.2.3激发源的影响109
习题113
参考文献113
第11章管中周向导波115
11.1引言115
11.2周向导波的控制方程推导115
11.2.1单层环中的周向水平剪切波116
11.2.2单层环面上的周向类兰姆波118
11.3多层环面中的周向波121
11.4周向导波控制方程的数值解123
11.4.1CSH波的数值模拟结果124
11.4.2CLT波的数值计算结果128
11.4.3解析公式的数值计算局限132
11.5管中保护覆层对周向导波传播的影响134
习题137
参考文献137
第12章层状材料中的超声导波139
12.1引言139
12.2界面波139
12.2.1固-固界面波：斯通莱波139
12.2.2固-液界面：肖特基波141
12.3半无限基底上层状材料中的声传播143
12.3.1瑞利-兰姆型波143
12.3.2勒夫波146
12.4多层材料中的导波147
12.4.1全局矩阵法148
12.4.2转移矩阵法151
12.4.3实例153
12.5带液体负载的多层结构157
12.5.1超声波反射和透射157
12.5.2漏导波的传播161
12.5.3非镜面反射和透射162
习题162
参考文献163
第13章导波激发源的影响165
13.1引言165
13.2积分变换法165
13.3正交模式分解法168
13.3.1简谐波激发时的正交模式分解169
13.3.2瞬态激发时的源影响172
习题180
参考文献180
第14章水平剪切波181
14.1引言181
14.2频散曲线181
14.3相速度和截止频率183
14.4群速度184
14.5主要结论184
习题185
参考文献185
第15章各向异性介质中的导波186
15.1引言186
15.2相速度频散曲线186
15.3传播方向对导波的影响189
15.4波束偏转192
15.5多层复合材料中的导波传播193
15.5.1正交复合材料194
15.5.2准各向同性复合材料板195
习题197
参考文献197
第16章管道中的导波相控阵198
16.1引言198
16.2导波相控阵聚焦理论198
16.3数值计算203
16.4导波聚焦的有限元模拟207
16.5实时聚焦实验208
16.6导波合成孔径聚焦211
16.7合成孔径聚焦实验213
习题215
参考文献215
第17章黏弹性介质中的导波217
17.1引言217
17.2黏弹性模型217
17.2.1黏弹性材料模型217
17.2.2凯尔文-沃伊特模型218
17.2.3迈克斯韦模型218
17.2.4滞回模型和凯尔文-沃伊特模型的其他细节218
17.3测量黏弹性参数219
17.4黏弹各向同性板220
17.5黏弹正交各向异性板220
17.5.1问题界定和求解220
17.5.2数值计算结果221
17.6黏弹性介质层中的兰姆波223
17.7黏弹复合板224
17.8黏弹涂层的管228
习题229
参考文献230
第18章超声振动232
18.1引言232
18.2超声共振的实际应用展望235
18.2.1UMAT概念示例235
18.2.2UMAT实际应用237
习题240
参考文献240
第19章导波阵列换能器241
19.1引言241
19.2理论分析模型241
19.2.1线性梳状换能器242
19.2.2环状换能器245
19.3相控阵换能器248
19.3.1相控阵的解析模型248
19.3.2相控阵激发示例248
习题252
参考文献253
第20章非线性导波介绍254
20.1引言254
20.2弱非线性材料中的体波254
20.3二次谐波的测量255
20.4二次谐波和微结构的关系257
20.5弱非线性波动方程258
20.6板中高次谐波的产生261
20.6.1相位匹配261
20.6.2非线性能流263
20.6.3群速度匹配264
20.6.4实验结果示例264
20.7非线性超声导波的应用268
习题268
参考文献269
第21章导波成像方法271
21.1引言271
21.2一发一收式导波成像方法271
21.3缺陷轨迹分布图274
21.4透射导波二维层析成像275
21.5板材中的导波相控阵277
21.6长距离超声导波管检测图280
习题281
参考文献282
附录A超声无损检测原理、分析和显示技术284
A.1引言284
A.2波的干涉286
A.3单点源的计算模型288
A.4柱形单元的方向函数290
A.5超声场的描述291
A.6近场计算292
A.7扩散角的计算292
A.8超声波束的控制292
A.9求解超声场技术中应注意的问题293
A.10时域和频域分析294
A.11脉冲超声场效应294
A.12成像技术介绍296
A.13超声波幅度减小的原因297
A.14分辨率和穿透原理297
A.14.1轴向分辨率297
A.14.2横向分辨率298
A.15相控阵和波束聚焦298
习题299
参考文献299
附录B弹性理论的基本公式和概念300
B.1引言300
B.2术语300
B.3应力、应变和本构方程301
B.4弹性常数间的关系302
B.5矢量和张量变换302
B.6主应力和主应变303
B.7应变-位移方程303
B.8波动控制方程推导304
B.9各向异性弹性常数305
习题307
参考文献307
附录C导波信号处理308
C.1引言308
C.2快速傅里叶变换308
C.2.1FFT应用例子：解析包络312
C.2.2FFT应用例子：模式识别的特征312
C.2.3离散傅里叶变换的特征313
C.3短时快速傅里叶变换313
C.4二维快速傅里叶变换318
C.5小波变换320
习题324
参考文献324
附录D导波模式和频率选择窍门325
