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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