计算超声学——声场分析及应用 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

本书主要研究声场问题数学上的处理，重点介绍了探头发射声场的建模与应用、声波在各向异性介质中的传播、缺陷与声波的相互作用及散射回波的计算与应用等计算超声学基础，同时介绍了表面波和相控阵、导波、TOFD、检测可靠性评价等新技术中的超声计算与应用。本书内容上侧重声场的分析与应用，方法上着重使用近似且简单的方法，列举了一些无损检测中经常遇到的实际问题的解决实例。本书附录还提供了8个涉及主要声场计算方法和应用的计算程序，方便大家掌握和使用。

本书可供无损检测及相关专业研究生、科研人员在学习和研究时使用，也可作为从事无损检测的技术人员的培训或辅助教材。

前言

第1章 绪论

1.1 背景

1.2 方法

1.2.1 解析法

1.2.2 数值法

1.2.3 半解析法

1.3 发展前景

第2章 探头的发射声场

2.1 声场基本方程

2.1.1 固体介质的波动方程

2.1.2 流体介质的波动方程

2.1.3 声束在界面处的透射和反射

2.2 角谱法

2.2.1 角谱法计算液体中的声场

2.2.2 角谱法计算液固界面透射声场

2.2.3 应用实例

2.3 瑞利积分法

2.3.1 瑞利积分一般公式

2.3.2 Pencil法

2.3.3 瑞利积分法计算界面透射声场

2.3.4 应用实例

2.4 多元高斯叠加法

2.4.1 近轴方程

2.4.2 单高斯声束的传播

2.4.3 多元高斯声束叠加计算探头发射声场

2.4.4 应用实例

2.5 离散点源法

2.5.1 DPSM的基本理论

2.5.2 应用实例

2.6 弹性动力学有限积分法

2.6.1 EFIT一般公式

2.6.2 非均质介质的网格离散

2.6.3 立用实例

2.7 有限差分法

2.7.1 差分格式

2.7.2 固体声场方程的差分展开

2.7.3 应用实例

2.8 有限元法

2.8.1 有限元方程与求解

2.8.2 应用实例

第3章 各向异性介质中超声波的传播

3.1 各向异性介质

3.2 多元高斯声束叠加法

3.2.1 均质各向异性介质

3.2.2 多层各向异性介质

3.3 瑞利积分法

3.4 射线追踪法

3.4.1 步进追踪

3.4.2 计算实例

3.5 有限差分法

第4章 缺陷与结构散射声场

4.1 规则体的散射

4.1.1 空心圆柱散射

4.1.2 球形体散射

4.1.3 平面边缘衍射

4.2 基于近似理论的散射模型

4.2.1 基尔霍夫近似

4.2.2 波恩近似

4.3 散射问题的数值解

4.3.1 有限差分法

4.3.2 有限元法

4.3.3 边界元法

4.3.4 弹性有限积分法

第5章 超声表面波检测

5.1 表面波的振动与激发

5.1.1 表面波的振动方程

5.1.2 表面波的激发源

5.2 半解析法

5.3 表面波的数值解

5.3.1 有限差分法

5.3.2 有限元法

第6章 超声导波

6.1 频散方程

6.1.1 板导波

6.1.2 管导波

6.1.3 各向异性介质中的导波

6.2 模态分解法

6.3 有限元法

6.3.1 板导波

6.3.2 管导波

6.3.3 复杂结构导波

6.4 边界元法

6.4.1 边界元法和简正模态展开法混合模型

6.4.2 应用实例

6.5 半解析有限元法

6.5.1 SAFE理论

6.5.2 应用实例

6.5.3 基于SAFE和互易原则的导波回波计算

第7章 超声衍射时差检测

7.1 TOFD检测原理

7.2 GTD理论

7.2.1 衍射法则

7.2.2 边缘衍射系数

7.3 声线法

7.4 半解析法

7.4.1 背散射的简化

7.4.2 衍射模型瞬态公式

7.4.3 衍射与接收过程

7.5 有限元法

第8章 超声相控阵

8.1 超声相控延迟法则

8.2 半解析法

8.2.1 瑞利积分法

8.2. 2高斯法

8.3 数值法

第9章 生物组织中的超声传播

9.1 生物组织声学特性

9.2 生物组织解析法分析

9.2.1 非均匀连续模型

9.2.2 分离散射子模型

9.2.3 分层介质模型

9.3 骨骼的数值分析

9.4 多普勒法

第10章 超声成像算法

10.1 弹性成像算法

10.2 傅里叶成像算法

10.3 合成孔径算法

10.4 三维成像算法

第11章 计算超声软件及应用

11.1 CIVA

11.1.1 软件介绍

11.1.2 应用情况

11.2 Imagine3D

11.2.1 软件介绍

11.2.2 应用情况

11.3 simSUNDT

11.3.1 软件介绍

11.3.2 应用情况

11.4 Vitual NDE

11.4.1 软件介绍

11.4.2 应用情况

11.5 超声仿真的其他软件

11.5.1 UTSIM

11.5.2 Wave3000 Pro

第12章 基于实时计算的超声检测虚拟现实系统

12.1 系统的框架与结构

12.2 虚拟现实场景模块

12.2.1 虚拟场景构建

12.2.2 虚拟超声仪构建

12.3 实时计算模块

12.3.1 探头发射声场计算

12.3.2 声场与缺陷相互作用

12.3.3 回波声场计算

12.4 系统的应用

12.4.1 系统培训功能

12.4.2 回波分析

12.4.3 检测工艺验证

第13章 无损检测可靠性分析

13.1 可靠性概率统计模型

13.1.1 hit/miss型数据模型

13.1.2 信号响应型数据模型

13.1.3 95％置信下限

13.2 可靠性模型的参数估计

13.2.1 hit/miss型数据模型的参数估计

13.2.2 信号响应型数据模型的参数估计

13.3 基于可靠性分析的检测工艺评定与优化

13.3.1 基于数值模拟的现场工艺可靠性评定

13.3.2 基于综合参数分析的TOFD检测工艺优化

13.3.3 人员可靠性分析

13.4 风险指引型在役检查

13.4.1 计算公式

13.4.2 数值算例

附录1 瑞利积分计算声场

附录2 高斯法计算声场

附录3 基尔霍夫系数

附录4 波恩系数

附录5 GTD衍射系数

附录6 相控阵

附录7 信号响应模型计算程序

附录8 log-odds模型计算程序

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编辑推荐

本书共分13章，第1章为绪论。第2～4章是计算超声学的基础，第2章介绍了探头发射声场的建模与应用；第3章介绍了声波在各向异性介质中的传播；第4章介绍了缺陷与声波的相互作用，重点是缺陷散射回波的计算与应用。第5～8章分别介绍了计算超声学在表面波和相控阵、导波、TOFD等新技术中的建模与应用。第9、10章介绍了生物组织的超声传播特性与建模及超声成像算法。第11章介绍了国外计算超声学的发展及计算超声软件的应用。第12章介绍了计算超声学与虚拟现实技术的结合——超声虚拟检测平台的开发。第13章重点介绍了将可靠性引入无损检测领域，利用超声计算进行可靠性评价的方法与应用。

书摘插图

书籍介绍

《计算超声学:声场分析及应用》主要研究声场问题数学上的处理，重点介绍了探头发射声场的建模与应用、声波在各向异性介质中的传播、缺陷与声波的相互作用及散射回波的计算与应用等计算超声学基础，同时介绍了表面波和相控阵、导波、TOFD、检测可靠性评价等新技术中的超声计算与应用。《计算超声学:声场分析及应用》内容上侧重声场的分析与应用，方法上着重使用近似且简单的方法，列举了一些无损检测中经常遇到的实际问题的解决实例。《计算超声学:声场分析及应用》附录还提供了8个涉及主要声场计算方法和应用的计算程序，方便大家掌握和使用。

《计算超声学:声场分析及应用》可供无损检测及相关专业研究生、科研人员在学习和研究时使用，也可作为从事无损检测的技术人员的培训或辅助教材。