Nondestructive Evaluation of Materials and Composites II pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Society of Photo Optical

作者:Doctor, Steven R. (EDT)/ Lebowitz, Carol A. (EDT)/ Baaklini, George Y. (EDT)

出品人:

页数:294

译者:

出版时间:

价格:80

装帧:Pap

isbn号码:9780819428455

丛书系列:

图书标签:

无损检测
材料科学
复合材料
结构健康监测
超声检测
射线检测
材料评估
工程材料
检测技术
失效分析

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具体描述

材料与复合材料的无损评估：原理、技术与应用进展本书聚焦于现代材料科学与工程领域中至关重要的无损评估（NDE）技术，旨在为研究人员、工程师和技术人员提供一个全面、深入的知识体系。本书内容涵盖了从基础物理原理到前沿技术应用的广泛领域，特别强调了评估技术在保证结构完整性、提高产品可靠性以及延长材料使用寿命方面的关键作用。第一部分：无损评估的基础与理论框架本部分奠定了理解和应用无损评估技术的理论基石。我们首先深入探讨了材料的微观结构、力学性能与无损检测信号之间的内在联系。材料的异质性、缺陷的形成机制（如裂纹、孔隙、夹杂）以及这些缺陷如何影响材料对各种能量形式（如超声波、电磁波、辐射）的响应，是本部分的核心内容。材料结构与缺陷表征：详细分析了金属合金、聚合物、陶瓷以及先进复合材料的微观结构特征，包括晶界、相界面、纤维与基体间的相互作用。重点讨论了疲劳、蠕变、腐蚀等老化过程如何导致宏观和微观尺度的损伤累积，并阐述了损伤的演化模型。检测物理学原理：系统阐述了主要的检测能量耦合机制。对于超声波，包括声波在各向异性介质中的传播、散射理论和衍射效应；对于电磁学方法，涉及涡流、漏磁场及导波在导电和非导电材料中的衰减与反射规律。辐射技术则侧重于X射线和伽马射线的吸收、透射和相差成像原理。信号处理与图像重建：详细介绍了从原始传感器信号中提取有效信息的关键步骤。这包括降噪、滤波技术、时间-频率分析（如短时傅里叶变换、小波分析）以及用于缺陷定位和尺寸测量的反演算法。对于二维和三维成像，我们探讨了傅里叶变换成像、合成孔径聚焦（SAFT）以及基于迭代的重建技术，旨在克服传统方法的局限性，提高图像的信噪比和空间分辨率。第二部分：核心无损评估技术深度剖析本部分是本书的技术核心，对当前工业界和研究机构广泛采用的几种主流无损评估技术进行了详细的功能性描述和操作指南。超声波检测（UT）的进阶应用：超越传统的A扫描，本章重点介绍了相控阵超声（PAUT）和全波形分析（FWT）在复杂几何结构评估中的优势。对导波（Guided Waves）在长距离结构（如管道、复合材料板）中进行快速、大范围检测的机理、模式选择及衰减补偿技术进行了深入探讨。同时，探讨了利用高频超声和激光超声技术实现纳米级和微米级表面与近表面缺陷的检测能力。电磁检测技术：本章详细区分了涡流检测（ET）、漏磁检测（MFL）和远场电磁声换能器（EMAT）的应用场景。针对涡流技术，讨论了多频激励、多通道阵列以及利用阻抗平面分析对材料导电性、磁导率和缺陷深度进行耦合识别的方法。对于漏磁检测，重点关注其在油气管道腐蚀评估中的定量化处理流程。射线检测（RT）与成像：除了传统的X射线和伽马射线成像，本章着重介绍了计算机断层扫描（CT）技术在材料内部结构三维重建中的应用。这包括微米级CT（Micro-CT）在分析微孔隙率、纤维铺层缺陷中的关键作用，以及如何利用能谱射线照相（K-Edge Densitometry）来区分不同密度的材料或评估涂层厚度。热成像与红外（IR）检测：讨论了主动式和被动式热成像技术。主动热激励（如脉冲或扫频）如何通过测量表面温度变化来揭示隐藏在下方的孔洞、分层或热障缺陷。本节还涉及如何建立热扩散模型以精确反演缺陷的深度和尺寸。第三部分：先进材料与复合材料的特殊挑战复合材料因其高比强度和定制化的性能，在航空航天、汽车和风能领域应用日益广泛，同时也带来了独特的无损评估挑战。复合材料的缺陷谱系：详细分类了复合材料中特有的损伤模式，如纤维与基体的脱粘、基体开裂、纤维断裂、孔隙率、以及铺层错位和纤维缠结。复合材料适用的无损技术：针对复合材料各向异性、多层结构和声阻抗匹配的复杂性，本章重点介绍了适用于它们的无损方法：低频超声和导波：用于检测大面积板材中的分层和冲击损伤。激光超声：利用非接触方式激发和接收声波，尤其适用于难以耦合的表面或高温材料。共振与机械阻抗分析：基于材料局部刚度的变化来识别内部空洞或粘接失效。结构健康监测（SHM）系统集成：本部分将无损评估技术从离线检测扩展到在线、实时监测。讨论了如何嵌入式地集成压电传感器（PZTs）、光纤布拉格光栅（FBG）传感器以及电阻式应变片，实现对服役中结构损伤的实时预警和演化跟踪。第四部分：定量评估、数据分析与未来趋势成功的无损评估不仅要求“发现”缺陷，更要求“量化”其严重性并预测其寿命。定量无损评估（QNDE）：介绍如何将信号特征（如散射截面、衰减系数、声学阻抗变化）与材料的力学参数（如裂纹尺寸、疲劳损伤程度）建立起可靠的数学关系。涵盖了基于机器学习的特征提取和分类算法在提高评估精度和自动化程度方面的应用。数据管理与可视化：讨论了大规模检测数据的存储、处理和三维可视化技术，包括利用虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术辅助工程师进行现场诊断和远程协作。新兴与交叉技术：展望了无损评估领域的前沿发展，如利用人工智能进行自动缺陷识别（ADI），基于深度学习的超声波信号反演，以及利用太赫兹波（THz）对非金属材料和涂层的检测潜力。本书的特点在于其严谨的科学深度与高度的实用指导性相结合，提供了一套从基础原理到尖端应用的完整技术路线图，旨在推动材料评估领域向更高精度、更高自动化和更强预测能力的未来迈进。