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| 內容簡介： |
本书以声发射（AE）和数字图像相关（DIC）两种先进无损检测技术为基础，论述了作者近年结合这两种技术对木材裂纹从萌生到宏观扩展的全过程原位监测研究成果：将AE/DIC技术与损伤断裂力学相结合，通过实验与理论结合方式，建立了基于内聚力模型的杉木裂纹损伤演化本构曲线，并利用HILBERT-HUANG变换实现了对不同细观损伤模式的识别与区分，最终构建了一套声光力学耦合的木材裂纹损伤监测与评价系统。
本书可供土木工程、林业工程、材料科学与工程、工程力学等领域的工程师、科学技术人员与高等院校师生参考使用。
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| 目錄：
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1 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 4
1.2.1 木材裂纹损伤的无损检测 4
1.2.2 声发射技术在木材无损检测中的应用 6
1.2.3 数字图像相关法在木材无损检测中的应用 8
1.2.4 木材断裂力学与内聚力模型 9
1.3 本书研究内容与技术路线 11
1.3.1 研究内容 11
1.3.2 技术路线 13
2 基于AE 和DIC 的木材裂纹萌生检测方法研究 15
2.1 引言 15
2.2 材料与设备 16
2.2.1 木试件的制备 16
2.2.2 试验设备与方法 16
2.3 结果与分析 17
2.3.1 木材裂纹萌生的AE 特征参数提取 17
2.3.2 木材裂纹萌生的声发射信号分析 19
2.3.3 基于DIC 的木材裂纹萌生表面位移应变场研究 21
2.4 含LT 型裂纹木材起裂载荷确定方法研究 25
2.4.1 试件的制备 26
2.4.2 试验设备 26
2.4.3 木材起裂载荷确定 27
2.5 本章小结 32
3 基于AE 和DIC 的木材宏观裂纹扩展行为研究 33
3.1 引言 33
3.2 材料与设备 33
3.2.1 试件制备 33
3.2.2 试验设备与方法 34
3.3 结果与分析 35
3.3.1 木材裂纹扩展的AE 参数演化规律 35
3.3.2 木材裂纹扩展的表面位移应变场演化规律 38
3.3.3 DIC 方法确定木材裂纹扩展的断裂过程区域 39
3.3.4 木材裂纹扩展的声学参数与表面位移场的相关性研究 41
3.4 本章小结 44
4 基于内聚力模型的杉木裂纹损伤演化本构曲线与有限元模拟 45
4.1 引言 45
4.2 内聚力模型及损伤演化 46
4.2.1 内聚力双线性软化本构模型及关键参数 46
4.2.2 R 阻力曲线与双线性内聚力参数的关系 49
4.3 DCB 试验确定杉木软化本构曲线 51
4.3.1 试件制备与试验装置 51
4.3.2 等效LEFM-R 阻力曲线计算与绘制 53
4.3.3 双线性软化本构曲线确定 55
4.4 杉木梁断裂试验数值模拟结果与分析 57
4.4.1 内聚力模型的VUMAT 用户子程序开发 57
4.4.2 模型建立及材料参数 57
4.4.3 仿真结果 58
4.5 本章小结 61
5 基于HILBERT-HUANG 变换的木材细观损伤模式识别研究 63
5.1 引言 63
5.2 HILBERT-HUANG 分析方法 63
5.2.1 经验模态分解（EMD） 64
5.2.2 希尔伯特变换 65
5.3 试件制备与试验方法 66
5.4 结果与分析 69
5.4.1 三点弯曲试验 69
5.4.2 DCB 双悬臂梁试验 74
5.4.3 单轴压缩试验 77
5.4.4 单束纤维拉断试验 80
5.4.5 木材裂纹损伤的细微观结构研究 82
5.4.6 基于HILBERT-HUANG 变换分析的木材细观损伤模式识别 85
5.5 本章小结 87
6 木梁裂纹损伤主要研究成果与未来研究方向 89
6.1 主要研究成果 89
6.2 方法与技术创新 90
6.3 未来研究展望 91
参考文献 93
附录A VUMAT 子程序相关程序实现 104
附录B 木试件峰值频率区间 108
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| 內容試閱：
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木材，作为一种优秀的绿色可再生资源，凭借其独特的高比强度、环境亲和性和卓越的碳汇能力，在现代土木工程结构领域与历史文化遗产保护中始终具有不可替代的重要地位。然而，木结构在长期服役过程中，其固有的强非均质性、各向异性与复杂的外部环境（如湿热循环、荷载作用）叠加，导致裂纹损伤成为威胁其结构安全性、长期耐久性与功能性持续发挥的核心问题。木材内部微裂纹的萌生、扩展和聚合，是导致构件强度退化乃至发生突发性断裂失效的主要诱因，因此，开发一套实时、精准、高效、多尺度的无损检测（NDT）与健康评估技术，对于保障重大木结构工程安全和文化遗产的永续传承，具有重要的理论意义和紧迫的工程应用价值。
传统的木材损伤检测方法，如超声波、电阻法或局部应变测量，往往只能提供宏观的定性描述或局部的应变信息，难以捕捉裂纹从微米级萌生到宏观扩展的全过程演化，更无法实现原位、全场的定量化监测。为了突破这一局限，本书创新性地提出并实践了一种声光力学耦合的集成检测方案：将两种具有高度互补性的无损检测技术，即对损伤敏感、具备整体监测能力的声发射（AE）技术，与能够提供全场高精度位移应变信息的数字图像相关（DIC）技术进行有机结合，应用于木材裂纹损伤全过程的监测研究。
在内容上，本书深度聚焦木材裂纹损伤的“宏观监测—力学建模—细观识别”三位一体研究体系。在宏观监测层面，详细介绍了AE和DIC集成技术在木材裂纹萌生与扩展行为监测中的实验方法、多源特征参数提取及其损伤规律的协同分析。在力学建模层面，利用全场应变数据校核断裂力学中的经典参数，同时结合内聚力模型定量描述了裂纹损伤演化的材料本构关系，并提供了可操作的数值模拟和程序实现思路。在细观识别层面，超越了传统的宏观损伤表征，引入HILBERT-HUANG变换（HHT）等信号处理方法，结合电子显微镜观测对声发射信号进行深度解析和时频域分析，旨在建立起声学信号特征与木材细观断裂模式（如木纤维拔出、基质开裂等）之间的内在关联，从而实现对不同破坏机理的精准识别和分类。
本书的最终目标是构建一套基于声光力学耦合信息的木材裂纹损伤监测与评价系统，为木结构构件的全生命周期健康评估、损伤预警和无损维护提供系统、可靠的理论基础和实用的技术手段。全书内容设置遵循严密的逻辑递进关系，旨在确保读者能够系统、全面地掌握木材裂纹损伤研究的前沿理论、实验技术和工程应用。
学术探索，道阻且长。书中疏漏和不足之处在所难免，诚恳欢迎广大读者、专家和同仁不吝赐教，批评指正，以期不断完善和提高。
著者
2025年8月
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