传感器与结构健康监测
定 价:45 元
丛书名:高等教育智能建造专业新形态教材
本书为高等院校智能建造专业的专业课教材,共分7章,包括绪论、传感器、结构健康监测的传感器布置优化方法、监测数据的预处理和统计分析、基于监测数据的结构系统参数识别理论与方法、基于监测数据的结构损伤识别理论与方法、结构性能评估与预警。
前言
在工程结构上安装传感器,监测工程结构的健康状态,并对结构的安全性做出评估与预警,是保护人民生命财产安全的一项重要措施。传感技术、通信技术和数据处理技术的发展,为结构实施实时健康监测技术提供了可能性。实时的结构健康监测不仅可以使维修维护更具针对性,而且还可以在灾害发生时提供及时的预警,从而减少人员伤亡和财产损失。因此,对结构进行健康监测是保障工程结构长期安全可靠的迫切需求,也是科技发展和社会需求共同推动的结果。这一技术的应用有助于提高工程结构的可维护性、可持续性和整体安全性。
本书重点介绍用于土木工程领域传感器的类型和工作原理,传感器的优化布置准则和方法,健康监测系统的数据采集、传输与存储以及预处理和统计分析方法,利用监测数据进行结构系统参数识别和损伤识别的理论和方法,结构性能评估与预警的原则与方法等。
本书涵盖土木工程、材料学、电子工程等学科的相关知识,并融合了机器学习、人工智能的相关理论和方法,是一本多学科融合的教材。此外,部分章节给出了工程应用实例,便于读者理解和掌握相应的原理及方法。
本书由西安建筑科技大学、天津城建大学、北京科技大学、福建农林大学、福建理工大学、深圳大学的教师组织编写而成,其中门进杰编写第1、3章,李顺群编写第2章,杨殊珍编写第4章,刘景良、杨宁编写第5章,梅柳、李利孝编写第6章,巴盼锋编写第7章。全书由门进杰统稿。
本书在编写过程中参考了国内外相关文献,引用了部分学者的资料,已在书末的参考文献中列出,在此向文献作者表示感谢。
限于编者水平,书中难免存在不足之处,敬请广大读者批评指正。
编者
2025年10月
门进杰,教授,博导,西安建筑科技大学土木工程学院副院长,曾获陕西省青年科技新星、霍英东教育基金会青年教师奖、宝钢优秀教师奖等,主要从事高性能结构及抗震韧性、无损检测理论和方法研究。
目录
第1章绪论
1.1结构健康监测的意义
1.2结构健康监测技术概述
小结
思考题
第2章传感器
2.1传感器的分类和技术参数
2.2传感器的选用与标定
2.3应变传感器
2.4电阻应变片
2.5应力传感器
2.6位移传感器
2.7力传感器
2.8加速度传感器
2.9裂缝(裂纹)探测传感器
2.10材料性能检测传感器
第3章结构健康监测的传感器布置优化方法
3.1传感器优化布置准则
3.2有效独立法
3.3粒子群算法
3.4遗传算法
3.5深度强化学习优化算法
3.6猴群算法
第4章监测数据的预处理和统计分析
4.1数据的采集、传输与存储
4.2监测数据的预处理
4.3监测数据的统计分析
第5章基于监测数据的结构系统参数识别理论与方法
5.1概述
5.2模态参数识别
5.3物理参数识别
5.4荷载识别
5.5有限元模型修正
5.6应用实例
第6章基于监测数据的结构损伤识别理论与方法
6.1概述
6.2基于模态频率变化的损伤识别方法
6.3基于模态振型的损伤识别方法
6.4基于模态振型曲率的损伤识别方法
6.5基于柔度矩阵的损伤识别方法
6.6基于柔度曲率的损伤识别方法
6.7基于AR模型极点之OSPA距离的结构损伤识别方法
6.8基于子结构策略和ARMAX模型极点之OSPA距离的结构损伤识别
方法
第7章结构性能评估与预警
7.1概述
7.2结构性能评估
7.3结构安全预警
7.4应用实例
参考文献
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