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第一章 绪论 1

1.1 结构健康监测的基本概念 1

1.1.1 结构健康监测的定义 1

1.1.2 结构损伤的定义与特征 1

1.1.3 结构健康监测与无损检测的异同 2

1.2 结构健康监测系统的组成与基本原理 3

1.3 结构健康监测的主要研究内容 4

1.3.1 有限元建模技术 5

1.3.2 基于振动信息的结构损伤识别 5

1.3.3 传感系统 7

1.3.4 非线性结构系统识别 8

1.4 结构健康监测的发展与研究现状 9

1.4.1 大跨度桥梁 11

1.4.2 超高层建筑与空间结构 12

1.4.3 水利工程结构 13

1.4.4 海洋平台结构 14

1.5 结构健康监测展望 14

1.5.1 目前研究存在的问题 14

1.5.2 理论技术的发展趋势 15

1.5.3 结构健康监测技术的新应用领域展望 17

问答题 19

参考文献 19

第二章 数据获取与传输技术 23

2.1 激励方法 23

2.1.1 被动激励 23

2.1.2 环境激励 25

2.1.3 局部激励 25

2.2 传感器及布设方法 26

2.2.1 常用传感器 26

2.2.2 智能传感器 44

2.2.3 传感器最优布设方法 50

2.3 数据传输 59

2.3.1 有线传输 60

2.3.2 无线传输 60

2.3.3 互联网传输 61

问答题 63

参考文献 63

第三章 现代信号处理技术 66

3.1 傅里叶变换与自互谱法 66

3.1.1 傅里叶变换 66

3.1.2 短时傅里叶变换 67

3.1.3 自互谱法 68

3.2 Wigner-Ville变换 70

3.3 小波分析 71

3.3.1 基本原理 71

3.3.2 工程应用 78

3.4 小波包分析 80

3.4.1 基本原理 80

3.4.2 工程应用 82

3.5 希-黄变换 85

3.5.1 希-黄变换基本原理 85

3.5.2 改进希-黄变换基本原理 88

3.5.3 工程应用 91

3.6 盲源分离 95

3.6.1 基本原理 95

3.6.2 主要算法 96

3.6.3 工程应用 99

3.7 结构健康监测与检测中的实测数据处理 99

3.7.1 应变 99

3.7.2 位移、速度与加速度 103

3.7.3 温度 107

3.7.4 风 108

3.7.5 其他测试物理量 110

问答题 111

参考文献 111

第四章 常用结构损伤检测技术 116

4.1 超声检测技术 116

4.1.1 基本理论 116

4.1.2 超声检测方法 119

4.1.3 工程应用 121

4.2 射线检测技术 122

4.2.1 基本原理和方法 122

4.2.2 照相检测 123

4.2.3 γ射线检测、中子射线检测及特点 127

4.3 涡流检测技术 128

4.3.1 基本原理 128

4.3.2 阻抗分析法 128

4.3.3 工程应用 132

4.4 声发射检测技术 133

4.4.1 原理及特点 133

4.4.2 定位方法 135

4.4.3 检测仪器 137

4.4.4 工程应用 138

4.5 红外检测技术 139

4.5.1 基本原理 139

4.5.2 检测仪器 140

4.5.3 工程应用 141

4.6 基于振动的无损检测技术 142

4.6.1 基本原理 142

4.6.2 检测方法 143

4.6.3 发展概况 144

4.7 基于统计识别检测技术 145

4.7.1 基本原理 145

4.7.2 识别方法 145

4.7.3 识别流程 146

4.7.4 发展概况 147

问答题 148

参考文献 148

第五章 智能损伤检测技术 150

5.1 光纤健康监测技术 150

5.1.1 基础知识 150

5.1.2 基本原理 153

5.1.3 工程应用 154

5.2 压电智能传感检测技术 156

5.2.1 基本概念 156

5.2.2 基本原理 157

5.2.3 诊断方法 159

5.2.4 应用概况 160

5.3 GPS监测技术 161

5.3.1 GPS定位技术 161

5.3.2 GPS中RTK技术 162

5.3.3 基于GPS的结构健康监测 164

5.4 神经网络技术 165

5.4.1 神经网络及原理 165

5.4.2 神经网络用于损伤检测的适应性、原理及应用 184

5.4.3 基于概率神经网络的结构损伤检测与定位 188

5.4.4 基于小波神经网络的结构损伤检测与定位 192

5.4.5 基于模糊神经网络的结构损伤检测与定位 198

5.4.6 基于粗糙集神经网络的结构损伤检测与定位 206

5.5 数据融合技术 219

5.5.1 基本理论 219

5.5.2 数据融合算法 224

5.5.3 数据融合用于损伤检测的适应性 229

5.5.4 基于小波包分解的数据融合损伤检测 230

5.5.5 基于小波分解与PNN的数据融合损伤检测 233

5.5.6 基于FNN和加权平均数据融合损伤检测 236

问答题 241

参考文献 241

第六章 结构健康监测系统与工程实践 248

6.1 结构健康监测系统的设计原则与标准 248

6.1.1 结构健康监测系统的设计原则 248

6.1.2 结构健康监测系统的设计标准 248

6.1.3 结构健康监测各个子系统的研究概况 250

6.2 桥梁结构健康监测系统设计 252

6.2.1 总体设计原则 252

6.2.2 实时监测内容的选择 253

6.2.3 主要参数的监测方法 255

6.2.4 大佛寺长江大桥 263

6.2.5 润扬长江大桥 268

6.3 超高层建筑结构健康监测系统设计 270

6.3.1 系统概述 270

6.3.2 系统组成 272

6.3.3 空间网架结构健康监测系统 274

6.3.4 广州新电视塔 280

6.3.5 高耸结构建造阶段环境振动测试与模态分析 283

6.4 隧道施工监测系统设计 289

6.4.1 超前地质预报 289

6.4.2 监控量测 290

6.4.3 隧道施工过程质量控制 290

6.4.4 施工监控实施方案 291

6.4.5 系统设计 296

6.4.6 工程实例 301

问答题 306

参考文献 306