具體描述
內容簡介
《黏彈性復閤材料激光超聲理論與技術》係統介紹瞭黏彈性復閤材料中激光超聲的基本理論與檢測技術。主要內容包括：激光超聲的研究進展，激光超聲的基本理論，黏彈性復閤材料中激光激發蘭姆波與瑞利波的傳播特性，縴維復閤材料中激光激發超聲波的傳播特性，激光超聲技術檢測黏彈性復閤結構的微缺陷以及激光激發溫度場分布對超聲波傳播路徑的控製。目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 激光超聲技術研究現狀 2
1.2 激光激發蘭姆波研究現狀 2
1.3 激光激發瑞利波研究現狀 5
1.4 激光超聲技術檢測結構缺陷研究現狀 8
1.5本書主要研究工作 9
參考文獻 10
第2章 激光超聲基本理論 19
2.1 平麵應變理論 19
2.1.1 固體平闆 19
2.1.2 多層固體 23
2.1.3 流固耦閤結構 24
2.2 熱彈耦閤理論 25
2.2.1 固體平闆 25
2.2.2 流體介質 26
2.3 有限元數值方法 27
2.3.1 有限元法簡介 27
2.3.2 平麵應變有限元形式 28
2.3.3 熱彈耦閤有限元形式 30
2.3.4 有限元模擬穩定性和精度 32
2.3.5 吸收區域 33
2.3.6 激光激發源 36
2.4 有限元數值求解 39
2.4.1 平麵應變有限元求解 39
2.4.2 熱彈耦閤有限元求解 42
2.5 熱彈耦閤解析求解 45
2.5.1 熱彈波動方程勢函數形式 45
2.5.2 固體平闆勢函數解析求解 47
2.5.3 流固半無限大空間結構勢函數解析求解 50
2.5.4 色散與衰減麯綫 55
參考文獻 56
第3章 激光激發蘭姆波傳播特性 59
3.1 單層固體平闆中蘭姆波傳播特性 59
3.1.1 平麵應變三維模型 59
3.1.2 平麵應變二維模型 62
3.1.3 熱彈耦閤二維模型 65
3.2 多層膠黏平闆中蘭姆波傳播特性 74
3.2.1 三層膠黏平闆 74
3.2.2 雙層膠黏平闆 79
參考文獻 80
第4章 激光激發瑞利波傳播特性 81
4.1 單層固體平闆中瑞利波傳播特性 81
4.1.1 平麵應變二維模型 81
4.1.2 熱彈耦閤二維模型 84
4.2 塗層/基底結構中瑞利波傳播特性 89
4.2.1 黏彈性塗層/基底結構 89
4.2.2 透明膠黏塗層/基底結構 96
4.2.3 浸沒在流體中塗層/基底結構 110
4.3 近錶麵層黏性梯度變化固體平闆中瑞利波傳播特性 114
參考文獻 120
第5章 縴維復閤材料中 激光激發超聲波傳播特性 122
5.1 單層縴維復閤平闆中蘭姆波傳播特性 122
5.1.1 平麵應變三維模型 122
5.1.2 平麵應變二維模型 124
5.2 多層縴維復閤平闆中蘭姆波傳播特性 130
5.3 縴維復閤材料塗層/基底結構中瑞利波傳播特性 136
參考文獻 140
第6章 激光超聲技術檢測結構錶麵微缺陷 142
6.1 激光激發瑞利波與結構錶麵裂痕作用機理 142
6.2 激光激發瑞利波檢測黏彈性平闆錶麵缺陷深度 148
6.3 激光激發瑞利波檢測結構錶麵傾斜缺陷 154
6.4 激光激發體波檢測結構內部微缺陷 161
參考文獻 163
第7章 基於溫度場分布對超聲波傳播路徑控製 164
7.1 熱聲控製基本理論 164
7.2 基於兩個恒溫熱源溫度場分布的聲聚焦效應 165
7.3 基於多個恒溫熱源溫度場分布的聲聚焦效應 180
7.4 基於多個恒溫熱源溫度場分布的聲非對稱傳輸效應 197
7.5 激光輻照移動平闆産生的溫度場分布 205
參考文獻 210
用戶評價
《黏彈性復閤材料激光超聲理論與技術》這個書名，對我而言，代錶著一種前沿技術與重要材料的深度融閤。我是一名在高級製造領域工作的技術專傢，我們一直在探索如何利用更先進的無損檢測手段來保障復雜結構件的質量。黏彈性復閤材料，因其在吸能、減振等方麵的優異性能，在航空航天、汽車、以及醫療器械等領域得到瞭越來越廣泛的應用。然而，其固有的黏彈性特徵，意味著其力學響應會隨時間而變化，這給傳統的無損檢測技術帶來瞭巨大的挑戰。激光超聲，作為一種非接觸、高分辨率、寬頻帶的檢測技術，為解決這些挑戰提供瞭新的可能。我非常期待書中能夠提供關於激光超聲在黏彈性復閤材料中應用的係統性理論和技術指導。它是否會深入探討激光與材料相互作用産生超聲波的物理過程，以及這些超聲波在黏彈性介質中的傳播特性，特彆是如何準確描述和預測聲波的衰減和頻散？我希望能看到書中提供一些先進的數學模型和數值模擬方法，來解釋和預測超聲波在復雜黏彈性復閤材料結構中的行為，並從中反演齣材料的微觀損傷信息，如裂紋、孔隙、脫層等。此外，對於如何將這些理論和技術轉化為實際應用，文中是否會提供一些具體的案例分析和工程實踐的經驗分享？
評分在閱讀這本書之前，我一直對激光超聲在材料缺陷檢測方麵的應用充滿瞭濃厚的興趣，但總覺得它在理論層麵似乎缺少瞭一些關鍵的支撐，尤其是在麵對一些新興的、性能優異的材料時。黏彈性復閤材料，作為一種在高端製造領域應用越來越廣泛的材料，其獨特的力學行為，特彆是隨時間和頻率變化的性質，使得傳統的超聲檢測方法在分析其內部損傷時顯得力不從心。我一直好奇，激光超聲這種非接觸式的、能夠産生寬帶激勵的檢測技術，如何能夠有效地應對黏彈性復閤材料的這些挑戰？這本書的齣現，讓我看到瞭希望。我非常期待書中能夠提供關於激光超聲在黏彈性復閤材料中産生和傳播的完整理論框架。這不僅僅包括激光與材料相互作用産生聲波的物理機製，更重要的是，如何將黏彈性材料的本構方程（例如，考慮瞭鬆弛和蠕變行為的模型）融入到聲波傳播方程中，以精確描述超聲波在其中的衰減和頻散現象。書中是否會探討如何利用這些理論模型來解釋實際觀測到的激光超聲信號，並從中反演齣材料的黏彈性參數，如模量、阻尼係數等？此外，復閤材料的多相性和各嚮異性，也使得其超聲波傳播行為更加復雜。我希望書中能夠提供針對不同縴維類型、基體材料以及界麵特性，如何影響激光超聲信號傳播的詳細分析，並給齣相應的預測模型。
評分看到《黏彈性復閤材料激光超聲理論與技術》這個書名，我立刻聯想到它在解決材料錶徵和性能評估方麵的重大突破。作為一名材料科學傢，我一直緻力於理解材料的微觀結構如何決定其宏觀性能，尤其是在麵對一些新型、高性能的復閤材料時。黏彈性復閤材料，由於其固有的時間依賴性和頻率依賴性，使得對其內部缺陷（如裂紋、孔隙、脫層）的檢測和評估變得尤為睏難。傳統的檢測方法，雖然成熟，但在捕捉黏彈性材料的動態響應和細微損傷時，總感覺力不從心。激光超聲，作為一種非接觸式的、能夠産生高頻寬帶聲波的技術，為解決這些難題提供瞭新的思路。我非常期待書中能夠提供一套完整且嚴謹的理論體係，來闡述激光超聲在黏彈性復閤材料中的應用。它是否會深入分析激光與材料錶麵相互作用産生超聲波的物理機製，包括不同激光參數（如脈衝能量、波長）對聲波産生效率的影響？更重要的是，我希望能看到書中詳細描述超聲波在黏彈性介質中的傳播特性，特彆是如何通過引入黏彈性本構模型來解釋和預測聲波的衰減和頻散現象。我特彆感興趣的是，書中是否會提供一些先進的信號處理和反演算法，來從激光超聲信號中提取齣關於材料內部損傷的信息，例如裂紋的大小、形狀、位置，以及材料的黏彈性參數。
評分這本書的齣現，對我而言簡直是及時雨。我是一名在航空航天領域工作的工程師，我們部門近年來在高性能復閤材料的應用上投入瞭巨大的精力，尤其是在一些關鍵結構件上，對材料的可靠性和耐久性要求極高。傳統的無損檢測手段，比如常規的超聲波探傷，在檢測這些復雜形狀、多層結構的復閤材料時，常常會遇到信號衰減嚴重、分辨率不足、以及難以區分不同類型損傷的問題。激光超聲技術，因其非接觸、高分辨率和可遠程操作的優勢，一直是我們在考慮的新一代檢測技術。然而，將激光超聲應用於黏彈性復閤材料，這本身就具有相當大的挑戰性。黏彈性材料的固有損耗特性，意味著超聲波在傳播過程中會發生顯著的能量衰減，這對於遠距離探測和微小缺陷的識彆構成瞭嚴峻的考驗。我非常渴望知道，這本書是否能夠提供一套係統性的解決方案，來剋服這些技術難點。它會詳細闡述如何通過優化激光參數（如脈衝能量、波長、重復頻率）和超聲波的探測方式（如探測角度、迴波信號的處理算法），來最大限度地提高信號的信噪比和檢測靈敏度？對於黏彈性復閤材料中可能齣現的疲勞裂紋、層間脫粘、縴維斷裂等典型的失效模式，這本書是否會提供基於激光超聲的定性和定量評估方法？我尤其關注的是，書中是否會介紹一些先進的信號處理技術，比如譜分析、小波變換、或者機器學習算法，來從復雜的激光超聲信號中提取齣更多有價值的信息，從而實現對材料損傷的早期預警和準確評估。
評分拿到這本《黏彈性復閤材料激光超聲理論與技術》，我首先想到的是它在推動材料失效分析和壽命預測方麵的巨大潛力。作為一名在航空發動機葉片設計和製造領域工作的工程師，我深知材料的可靠性對於飛行安全至關重要。航空發動機葉片通常采用高溫閤金或先進復閤材料製成，而這些材料在長期服役過程中，會受到高溫、高壓、循環載荷等復雜環境的影響，容易産生疲勞裂紋、蠕變損傷等微觀缺陷。黏彈性復閤材料，由於其兼具彈性和粘性的特性，對這些損傷的演變過程錶現齣更為復雜的響應。我一直希望能夠找到一種能夠早期、精確地探測和評估這些損傷的方法，而激光超聲技術，憑藉其非接觸、高空間分辨率和高靈敏度的特點，無疑是理想的候選者。我非常期待書中能夠詳細闡述激光超聲如何在黏彈性復閤材料中産生和傳播，特彆是如何剋服黏彈性材料固有的聲波衰減問題。書中是否會介紹針對不同類型的黏彈性復閤材料，如何優化激光的激發參數和超聲波的探測策略，以獲得更清晰的損傷信號？我尤為關注的是，書中是否會提供將激光超聲檢測到的信號，與材料的力學性能（如斷裂韌性、疲勞壽命）聯係起來的理論模型和分析方法。如果能夠通過激光超聲技術，對材料內部的微觀損傷進行定量評估，並預測其對材料宏觀性能的影響，那將對我們的設計和製造工作帶來革命性的改變。
評分這本書的書名，讓我眼前一亮，特彆是“黏彈性復閤材料”和“激光超聲”這兩個關鍵詞的組閤。我是一名在汽車輕量化領域工作的研究人員，我們一直在尋找更高效、更精確的無損檢測技術來評估碳縴維增強聚閤物（CFRP）等先進復閤材料的質量和性能。CFRP材料，由於其縴維增強和聚閤物基體的特性，常常錶現齣復雜的黏彈性行為，即其力學響應會隨著時間和加載頻率而變化。這使得傳統的超聲檢測方法在評估其內部損傷（如微裂紋、脫層、縴維斷裂）時，麵臨著信號衰減快、頻散效應顯著等挑戰。激光超聲，作為一種非接觸式的檢測手段，其高分辨率和寬頻帶激勵的能力，為解決這些問題提供瞭新的可能。我非常期待這本書能夠深入探討激光超聲在黏彈性復閤材料中的應用。它是否會詳細闡述激光與CFRP材料相互作用産生超聲波的物理機製，以及這些超聲波在具有黏彈性的CFRP材料中傳播時的特點，例如如何描述其衰減和頻散？我希望能看到書中提供一套係統的理論模型，能夠將材料的黏彈性本構方程與超聲波傳播方程相結閤，從而實現對材料內部損傷的精確預測和識彆。此外，對於CFRP材料內部復雜的微觀結構，如縴維取嚮、鋪層順序、界麵特性等，書中是否會探討如何利用激光超聲技術來錶徵這些結構特徵，並評估它們對材料整體性能的影響？
評分這本《黏彈性復閤材料激光超聲理論與技術》的書名，讓我立刻聯想到瞭材料科學與工程領域最前沿的交叉學科。作為一名對先進材料錶徵技術充滿熱情的科研工作者，我一直關注著無損檢測技術的發展，尤其是在處理那些具有復雜力學行為的新型材料時。黏彈性復閤材料，因其獨特的應力-應變遲滯現象、應力鬆弛和蠕變行為，使得對其內部損傷的精確評估成為一個巨大的挑戰。傳統的超聲檢測方法，雖然成熟，但在捕捉黏彈性材料的動態響應和細微損傷時，常常顯得力不從心。激光超聲，憑藉其非接觸、高精度和寬頻帶激勵的優勢，被寄予厚望。我迫切想知道，這本書是如何將激光超聲的強大潛力，與黏彈性復閤材料的復雜特性有機結閤的。它是否會深入探討激光與材料相互作用所産生的聲波，在黏彈性介質中的傳播機製，特彆是如何量化和理解聲波的衰減和頻散？書中是否會提供一些先進的理論模型，用來描述在考慮材料黏彈性效應的情況下，超聲波的傳播方程，以及如何從實際觀測到的激光超聲信號中提取齣關於材料內部損傷（如微裂紋、脫層、孔隙）的信息？我尤其感興趣的是，書中是否會介紹一些創新的信號處理和數據分析方法，來有效地區分不同類型的黏彈性復閤材料損傷，並評估這些損傷對材料整體性能的影響？
評分這本書的標題“黏彈性復閤材料激光超聲理論與技術”本身就足夠吸引我瞭。作為一個在材料科學領域摸爬滾打多年的研究者，我一直對如何更深入地理解和錶徵復雜材料的力學行為感到好奇，尤其是那些具有黏彈性特徵的復閤材料。傳統的無損檢測方法，雖然在很多場景下錶現齣色，但在處理這類材料的細微形變、動態響應以及內部損傷時，總感覺有些力不從心。激光超聲，作為一個非接觸式的先進檢測手段，其潛在的優勢顯而易見：它能夠以極高的精度激發和接收聲波，對材料錶麵和內部進行無損探測，並且在高溫、高壓或腐蝕性環境下依然能夠可靠工作。而將激光超聲技術與黏彈性復閤材料這一極具挑戰性的研究對象相結閤，無疑是打開瞭探索新維度的大門。我迫切想知道，作者是如何將激光超聲的物理原理，特彆是其在復雜材料中的聲波傳播、衰減、散射等現象，與黏彈性復閤材料的本構模型、微觀結構、宏觀力學響應等特性巧妙地結閤起來的。書中是否會深入剖析激光與材料的相互作用機製，比如光熱效應、光聲效應如何有效地轉化為超聲波？又如何針對黏彈性材料的內在損耗特性，優化激光超聲的信號采集和處理方法，以期獲得更清晰、更有信息量的檢測結果？此外，對於復閤材料內部不同組分（如縴維、基體、界麵）的黏彈性行為差異，以及這些差異如何影響超聲波的傳播，書中是否會提供詳實的理論模型和數值模擬方法？我非常期待看到書中關於如何利用激光超聲技術來識彆和量化黏彈性復閤材料中的各種缺陷，例如微裂紋、脫層、孔隙，甚至是縴維斷裂等，並且能評估這些缺陷對材料整體性能的影響。
評分初拿到這本書，我首先被其嚴謹的學術氣息所吸引。作為一名剛剛開始涉足超聲無損檢測領域的博士生，我一直努力尋找一本既能打下堅實理論基礎，又能指引實踐操作的權威著作。而“黏彈性復閤材料激光超聲理論與技術”這個書名，恰好擊中瞭我的痛點。我一直認為，理解一個理論的精髓，在於其數學模型的嚴謹性和物理過程的清晰闡述。因此，我非常期待書中能夠詳細介紹激光超聲産生的基本物理原理，例如激光脈衝與材料錶麵相互作用時，如何通過熱彈性效應或燒蝕效應高效地産生寬帶超聲波。更重要的是，我希望能深入瞭解這些超聲波在黏彈性復閤材料內部傳播時的復雜行為。黏彈性材料的獨特之處在於其既錶現齣彈性的恢復性，又錶現齣粘性的阻尼性，這意味著超聲波在其中傳播時，其幅度和頻率會隨時間發生衰減，並且可能存在頻散現象。書中是否會提供相應的數學模型來描述這種衰減和頻散，比如引入諸如Kelvin-Voigt、Maxwell等經典黏彈性模型，並將其與波動方程相結閤？我非常好奇作者如何通過這些模型來解釋和預測激光超聲信號在黏彈性復閤材料中的演化規律。另外，復閤材料本身復雜的微結構，如縴維取嚮、體積分數、界麵狀態等，無疑會進一步增加超聲波傳播的復雜性。我期待書中能給齣如何將這些微觀結構信息納入理論模型，從而實現對材料內部特性的精確錶徵。
評分這本書的題目——“黏彈性復閤材料激光超聲理論與技術”——立刻吸引瞭我的注意。作為一名在風力渦輪機葉片研發領域工作的工程師，我們使用的復閤材料（如玻璃縴維增強聚閤物）在長期服役過程中會承受巨大的風載荷和環境侵蝕，這使得材料的損傷纍積和性能退化成為一個關鍵問題。黏彈性復閤材料，其獨特的應力-應變關係，使得對其內部損傷的早期檢測和準確評估至關重要。傳統的超聲檢測方法，雖然廣泛應用，但在處理這類材料的復雜黏彈性行為時，常常麵臨信號衰減嚴重、分辨率不足等挑戰。激光超聲，作為一種非接觸式的、高空間分辨率的檢測技術，被寄予厚望。我非常期待這本書能夠提供關於激光超聲在黏彈性復閤材料中應用的全麵指導。它是否會詳細介紹激光激發的超聲波如何在黏彈性材料中傳播，特彆是如何量化和理解其衰減和頻散特性？我希望能看到書中提供一些先進的理論模型，能夠將材料的黏彈性本構方程與超聲波傳播方程相結閤，從而實現對材料內部缺陷（如疲勞裂紋、層間脫粘）的精確識彆。此外，針對風力渦輪機葉片這種大型、復雜結構的特點，我希望書中能夠介紹如何在實際應用中部署激光超聲技術，例如如何優化激光掃描路徑，以及如何處理大量的檢測數據，從而實現對葉片整體健康狀況的評估。
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