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第1章 缺陷红外识别的研究背景及现状1

1.1 研究背景及意义1

1.2 红外缺陷检测的发展和研究现状2

1.3 传热反问题理论的产生和发展5

1.4 几何形状识别类导热反问题的研究方法综述6

1.5 本书的研究范围和研究方法7

参考文献8

第2章 常用红外缺陷检测方式的传热分析22

2.1 概述22

2.2 导热微分方程23

2.3 离散化方程的推导24

2.4 有限尺寸试件检测过程的传热分析26

2.4.1 稳态检测方法26

2.4.2 瞬态检测方法30

2.5 半无限大试件的高功率短脉冲检测法33

2.6 本章小结37

参考文献38

第3章 基于L-M算法的简单形状内部缺陷参数的识别39

3.1 概述39

3.2 L-M算法缺陷参数识别的求解过程39

3.2.1 导热正问题求解40

3.2.2 缺陷参数识别的导热反问题描述41

3.2.3 L-M算法反问题求解的迭代公式推导41

3.2.4 迭代求解的计算步骤43

3.3 二维识别算例43

3.3.1 二维缺陷试件内部传热的数理模型43

3.3.2 L-M算法中参数的描述与选取44

3.3.3 二维试件检测表面的温度分布规律44

3.3.4 二维缺陷识别结果及讨论46

3.4 三维识别算例48

3.4.1 三维缺陷试件检测表面的温度分布规律48

3.4.2 三维缺陷识别结果及讨论49

3.5 本章小结51

参考文献52

第4章 基于共轭梯度法的不规则内部缺陷参数的识别54

4.1 概述54

4.2 共轭梯度法缺陷参数识别的求解过程54

4.2.1 导热正问题求解的数学物理模型55

4.2.2 内部边界形状参数识别的导热反问题描述55

4.2.3 共轭梯度法的迭代公式56

4.2.4 迭代收敛的判断条件56

4.2.5 迭代求解的计算步骤56

4.3 共轭梯度法在管道内壁形状识别中的应用57

4.3.1 内部缺陷的红外特征规律57

4.3.2 内壁缺陷识别的模拟实验结果59

4.4 共轭梯度法在发热型内部缺陷形状识别中的应用64

4.4.1 试件及缺陷本身导热系数对识别结果的影响64

4.4.2 缺陷边界离散点个数对识别结果的影响65

4.4.3 检测表面最大温差对识别结果的影响66

4.4.4 发热强度估计误差和温度测量误差对识别结果的影响67

4.5 共轭梯度法在外边界加热内部缺陷形状识别中的应用69

4.5.1 直接应用共轭梯度法的识别结果70

4.5.2 缺陷试件内部传热分析71

4.5.3 多次测量综合法的提出及其缺陷识别结果73

4.6 本章小结76

参考文献77

第5章 基于识别参数转化和遗传算法的内部多缺陷识别78

5.1 概述78

5.2 缺陷形状识别到导热系数分布识别问题的转化78

5.2.1 问题提出及求解问题说明78

5.2.2 识别问题转化80

5.3 遗传算法概述和参数选择80

5.3.1 简单遗传算法概述81

5.3.2 缺陷识别的遗传算法描述82

5.4 后处理方法85

5.4.1 多次识别结果统计85

5.4.2 缩小范围二次识别86

5.4.3 围棋规则86

5.5 计算步骤87

5.6 数值算例及讨论88

5.6.1 数值算例：单个缺陷88

5.6.2 数值算例：多个缺陷90

5.6.3 数值算例：复杂形状缺陷92

5.6.4 数值算例：任意形状缺陷92

5.6.5 数值算例：网格密度的影响93

5.7 本章小结93

参考文献94

第6章 一维修正算法的改进及其在边界识别中的应用95

6.1 概述95

6.2 一维修正算法简介95

6.2.1 迭代公式的推导96

6.2.2 边界形状识别的迭代步骤96

6.2.3 修正项的计算97

6.3 一维修正算法的改进97

6.3.1 迭代公式的修正97

6.3.2 修正项计算方法的改进98

6.3.3 收敛条件的给出98

6.4 改进的一维修正算法在管道内壁边界形状识别中的应用99

6.4.1 管道内壁边界识别问题描述99

6.4.2 改进一维修正算法描述100

6.4.3 算例和讨论101

6.5 改进的一维修正算法在交界面形状识别中的应用108

6.5.1 交界面形状识别问题的正问题描述108

6.5.2 区域交界面形状识别问题的改进一维修正算法描述109

6.5.3 算例和讨论110

6.6 本章小结120

参考文献121

第7章 基于有效导热系数识别的间接边界形状识别方法123

7.1 概述123

7.2 圆管内边界的间接识别方法123

7.2.1 管道内边界识别的正问题描述124

7.2.2 管道内边界形状的间接识别方法描述124

7.2.3 数值算例与讨论127

7.3 板状结构内边界的间接识别方法133

7.3.1 边界识别问题的数学描述133

7.3.2 基于共轭梯度法的板状结构内边界识别方法简述134

7.3.3 数值算例与讨论135

7.4 本章小结140

参考文献140

第8章 识别算法的实验研究141

8.1 概述141

8.2 实验台及实验件142

8.3 实验测量与计算结果143

8.3.1 实验件Ⅰ的缺陷识别过程和结果144

8.3.2 实验件Ⅱ的缺陷识别结果146

8.4 本章小结147

参考文献148

第9章 内壁面缺陷间接红外检测中的虚假缺陷现象分析149

9.1 概述149

9.2 虚假缺陷现象的传热分析150

9.2.1 伸展体试件传热模型150

9.2.2 试件的网格划分151

9.2.3 伸展体截面半径对临界表面传热系数的影响152

9.2.4 伸展体长度对临界表面传热系数的影响154

9.2.5 虚假缺陷现象表面最大温差的影响因素分析155

9.2.6 低导热系数试件中的虚假缺陷现象157

9.3 本章小结157

参考文献158