計算超聲學：聲場分析及應用

前言
第1章 緒論
1.1 背景
1.2 方法
1.2.1 解析法
1.2.2 數(shù)值法
1.2.3 半解析法
1.3 發(fā)展前景
第2章 探頭的發(fā)射聲場
2.1 聲場基本方程
2.1.1 固體介質的波動方程
2.1.2 流體介質的波動方程
2.1.3 聲束在界面處的透射和反射
2.2 角譜法
2.2.1 角譜法計算液體中的聲場
2.2.2 角譜法計算液固界面透射聲場
2.2.3 應用實例
2.3 瑞利積分法
2.3.1 瑞利積分一般公式
2.3.2 Pencil法
2.3.3 瑞利積分法計算界面透射聲場
2.3.4 應用實例
2.4 多元高斯疊加法
2.4.1 近軸方程
2.4.2 單高斯聲束的傳播
2.4.3 多元高斯聲束疊加計算探頭發(fā)射聲場
2.4.4 應用實例
2.5 離散點源法
2.5.1 DPSM的基本理論
2.5.2 應用實例
2.6 彈性動力學有限積分法
2.6.1 EFIT一般公式
2.6.2 非均質介質的網(wǎng)格離散
2.6.3 立用實例
2.7 有限差分法
2.7.1 差分格式
2.7.2 固體聲場方程的差分展開
2.7.3 應用實例
2.8 有限元法
2.8.1 有限元方程與求解
2.8.2 應用實例
第3章 各向異性介質中超聲波的傳播
3.1 各向異性介質
3.2 多元高斯聲束疊加法
3.2.1 均質各向異性介質
3.2.2 多層各向異性介質
3.3 瑞利積分法
3.4 射線追蹤法
3.4.1 步進追蹤
3.4.2 計算實例
3.5 有限差分法
第4章 缺陷與結構散射聲場
4.1 規(guī)則體的散射
4.1.1 空心圓柱散射
4.1.2 球形體散射
4.1.3 平面邊緣衍射
4.2 基于近似理論的散射模型
4.2.1 基爾霍夫近似
4.2.2 波恩近似
4.3 散射問題的數(shù)值解
4.3.1 有限差分法
4.3.2 有限元法
4.3.3 邊界元法
4.3.4 彈性有限積分法
第5章 超聲表面波檢測
5.1 表面波的振動與激發(fā)
5.1.1 表面波的振動方程
5.1.2 表面波的激發(fā)源
5.2 半解析法
5.3 表面波的數(shù)值解
5.3.1 有限差分法
5.3.2 有限元法
第6章 超聲導波
6.1 頻散方程
6.1.1 板導波
6.1.2 管導波
6.1.3 各向異性介質中的導波
6.2 模態(tài)分解法
6.3 有限元法
6.3.1 板導波
6.3.2 管導波
6.3.3 復雜結構導波
6.4 邊界元法
6.4.1 邊界元法和簡正模態(tài)展開法混合模型
6.4.2 應用實例
6.5 半解析有限元法
6.5.1 SAFE理論
6.5.2 應用實例
6.5.3 基于SAFE和互易原則的導波回波計算
第7章 超聲衍射時差檢測
7.1 TOFD檢測原理
7.2 GTD理論
7.2.1 衍射法則
7.2.2 邊緣衍射系數(shù)
7.3 聲線法
7.4 半解析法
7.4.1 背散射的簡化
7.4.2 衍射模型瞬態(tài)公式
7.4.3 衍射與接收過程
7.5 有限元法
第8章 超聲相控陣
8.1 超聲相控延遲法則
8.2 半解析法
8.2.1 瑞利積分法
8.2. 2高斯法
8.3 數(shù)值法
第9章 生物組織中的超聲傳播
9.1 生物組織聲學特性
9.2 生物組織解析法分析
9.2.1 非均勻連續(xù)模型
9.2.2 分離散射子模型
9.2.3 分層介質模型
9.3 骨骼的數(shù)值分析
9.4 多普勒法
第10章 超聲成像算法
10.1 彈性成像算法
10.2 傅里葉成像算法
10.3 合成孔徑算法
10.4 三維成像算法
第11章 計算超聲軟件及應用
11.1 CIVA
11.1.1 軟件介紹
11.1.2 應用情況
11.2 Imagine3D
11.2.1 軟件介紹
11.2.2 應用情況
11.3 simSUNDT
11.3.1 軟件介紹
11.3.2 應用情況
11.4 Vitual NDE
11.4.1 軟件介紹
11.4.2 應用情況
11.5 超聲仿真的其他軟件
11.5.1 UTSIM
11.5.2 Wave3000 Pro
第12章 基于實時計算的超聲檢測虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
12.1 系統(tǒng)的框架與結構
12.2 虛擬現(xiàn)實場景模塊
12.2.1 虛擬場景構建
12.2.2 虛擬超聲儀構建
12.3 實時計算模塊
12.3.1 探頭發(fā)射聲場計算
12.3.2 聲場與缺陷相互作用
12.3.3 回波聲場計算
12.4 系統(tǒng)的應用
12.4.1 系統(tǒng)培訓功能
12.4.2 回波分析
12.4.3 檢測工藝驗證
第13章 無損檢測可靠性分析
13.1 可靠性概率統(tǒng)計模型
13.1.1 hit/miss型數(shù)據(jù)模型
13.1.2 信號響應型數(shù)據(jù)模型
13.1.3 95％置信下限
13.2 可靠性模型的參數(shù)估計
13.2.1 hit/miss型數(shù)據(jù)模型的參數(shù)估計
13.2.2 信號響應型數(shù)據(jù)模型的參數(shù)估計
13.3 基于可靠性分析的檢測工藝評定與優(yōu)化
13.3.1 基于數(shù)值模擬的現(xiàn)場工藝可靠性評定
13.3.2 基于綜合參數(shù)分析的TOFD檢測工藝優(yōu)化
13.3.3 人員可靠性分析
13.4 風險指引型在役檢查
13.4.1 計算公式
13.4.2 數(shù)值算例
附錄1 瑞利積分計算聲場
附錄2 高斯法計算聲場
附錄3 基爾霍夫系數(shù)
附錄4 波恩系數(shù)
附錄5 GTD衍射系數(shù)
附錄6 相控陣
附錄7 信號響應模型計算程序
附錄8 log-odds模型計算程序