适读人群 ：无损检测与评估、结构健康检测、超构材料等领域的科技人员，相关专业的在校师生
◎本书是一本关于弹性导波理论与计算方法的专著，系统阐述了各种波导问题的建模理论与计算方法。主要内容包括：绪论、曲形结构中的弹性导波、预应力结构中的弹性导波、旋转结构中的弹性导波、复合材料中的弹性导波、智能材料中的弹性导波、热弹性圆管中的弹性导波、周期结构中的弹性导波。
◎本书可供无损检测与评估、结构健康检测、超构材料等相关领域的科技人员阅读和参考，也可作为高等院校力学、航空航天、机械、土木等专业高年级本科生和研究生系统学习弹性导波相关知识的参考书。

弹性导波问题的研究不仅是超声导波检测技术的基础，也是无损检测领域的研究热点，尤其值得注意的是，近年来波导结构呈现出复杂化、多物理场耦合的发展趋势。本书是一本关于弹性导波理论与计算方法的专著，系统阐述了各种波导问题的建模理论与计算方法。主要内容包括：绪论、曲形结构中的弹性导波、预应力结构中的弹性导波、旋转结构中的弹性导波、复合材料中的弹性导波、智能材料中的弹性导波、热弹性圆管中的弹性导波、周期结构中的弹性导波。本书汇聚了作者近年来在该领域取得的研究成果，编排上坚持由浅入深，由简单到复杂的原则，内容层层递进，便于读者阅读。

李春雷，华南理工大学副教授，博士生导师。现任广东省力学学会固体力学与结构力学专业委员会委员，中国力学学会会员，国家自然科学基金函评专家和SCI期刊《Symmetry》（Q2）客座编辑。主要从事弹性波理论及其计算方法、超声导波检测技术、超材料多功能设计与性能优化、智能材料与结构力学等方面的研究工作。主持国家级、省部级等项目6项，参与国家级项目3项，发表SCI收录期刊论文31篇，SCI他引300次。

姚小虎，华南理工大学教授。现任华南理工大学土木与交通学院副院长、工程力学系系主任，广东省航空航天先进材料与结构工程技术中心主任，国际计算力学协会会员，中国力学学会理事，广东省力学学会常务理事。主要从事超声导波理论及检测技术、爆炸与冲击动力学、航空航天结构动力学、微纳米与复合材料力学等领域研究工作。获得省部级科技进步二等奖4项。出版专著2部，发表期刊学术论文150篇, 其中SCI收录80篇，EI摘引45篇，SCI他引800次，单篇最高他引68次。

前言
第1章绪论1
1.1弹性导波检测技术1
1.2弹性导波理论的发展3
1.2.1预应力结构中的弹性导波研究3
1.2.2复合材料中的弹性导波研究4
1.2.3热弹性结构中的弹性导波研究6
1.3导波特性计算方法7
1.3.1半解析有限元法7
1.3.2波有限元法8
1.3.3谱元法10
1.3.4正交多项式法13
1.3.5等几何分析法13
第2章曲形结构中的弹性导波17
2.1引言17
2.2曲线坐标系18
2.2.1曲线坐标系18
2.2.2曲形结构的参数方程18
2.3曲形结构的波动方程20
2.3.1曲形结构的几何方程20
2.3.2曲形结构的频散方程21
2.3.3扭转坐标系下的偏转波数23
2.4几种常见曲形结构的波动特性25
2.4.1螺纹钢25
2.4.2螺旋曲杆28
2.4.3螺旋压电杆32
2.4.4弯管37
第3章预应力结构中的弹性导波39
3.1引言39
3.2预应力结构的波动方程39
3.2.1含预应力效应的更新的拉格朗日增量公式39
3.2.2预应力波导的频散方程41
3.3双圆杆束的波动特性44
3.3.1受均布围束压力作用下双圆杆束的应力分析44
3.3.2波动建模及模式识别46
3.3.3预应力对弹性波传播的影响50
3.4七芯平行杆束的波动特性52
3.4.1受围束压力作用下七芯杆束的应力分析52
3.4.2波动建模及模态识别57
3.4.3接触力的变化对波动特性的影响60
第4章旋转结构中的弹性导波62
4.1引言62
4.2旋转介质的波动方程62
4.2.1旋转运动的描述62
4.2.2虚功率方程的线性化64
4.3旋转结构的频散方程66
4.4旋转结构的波动特性70
4.4.1旋转环板70
4.4.2旋转黏弹性圆杆78
第5章复合材料中的弹性导波82
5.1引言82
5.2石墨烯分布形式82
5.3石墨烯增强复合材料板的波动特性83
5.3.1Reissner-Mindlin板理论83
5.3.2压电复合材料板的广义本构方程85
5.3.3复合材料的等效材料属性87
5.3.4石墨烯增强压电复合材料板的波动方程及其参数化89
5.3.5石墨烯增强压电复合材料板的波动特性93
5.4石墨烯增强复合材料壳的波动特性102
5.4.1复合材料的等效材料属性102
5.4.2一阶剪切变形壳理论102
5.4.3压电复合材料壳的广义本构方程104
5.4.4石墨烯增强压电复合材料壳的波动方程106
5.4.5石墨烯增强压电复合材料壳的波动特性110
5.5石墨烯增强复合环板的波动特性118
5.6石墨烯团聚对波动特性的影响效应124
5.6.1含团聚效应的功能梯度压电纳米复合壳的等效材料属性124
5.6.2含团聚效应的导波特性分析128
第6章智能材料中的弹性导波135
6.1引言135
6.2压电/压磁层合曲面板的波动特性138
6.2.1圆柱坐标系曲面板基本方程138
6.2.2频散方程140
6.2.3弧度值对频散曲线的影响144
6.2.4压电压磁特性的影响146
6.2.5厚径比对频散特性的影响148
6.2.6不同叠层形式对频散曲线的影响149
6.3无限大压电/压磁层合板的波动特性149
6.3.1直角坐标系电磁弹基本方程149
6.3.2频散方程150
6.3.3功能梯度压电压磁板的频散特性153
6.3.4材料参数梯度变化对频散曲线的影响156
6.3.5波结构分析157
第7章热弹性圆管中的弹性导波159
7.1引言159
7.2GN广义热弹性波动方程159
7.3改进的波有限元法162
7.3.1二维谱单元162
7.3.2假设位移法163
7.4各向同性热弹性圆管的波动特性168
7.4.1圆管中弹性导波的传播特性168
7.4.2圆管中热弹性导波的传播特性170
7.4.3波结构分析172
第8章周期结构中的弹性导波174
8.1引言174
8.2周期边界条件174
8.3复合声子晶体板的波动特性176
8.3.1多尺度力学模型176
8.3.2材料本构关系178
8.3.3周期谱元法182
8.3.4多尺度声子晶体板的波动特性186
8.4折纸超材料的波动特性190
8.4.1折纸结构及波动建模190
8.4.2一维折纸超材料能带特性的极化与波动传输193
8.4.3二维折纸超材料能带特性的极化与波动传输196
8.4.4折纸结构的各向异性197
8.4.5极化模态的转换198
8.4.6极化带隙的关键几何参数化调控200
参考文献205

随着工业科技的进步，新型材料与结构的应用与发展越来越快，工程结构极端环境作用和全寿命服役安全对无损检测技术提出了越来越高的要求。导波检测技术因具有检测距离长、精度高、范围大等优点已经成为无损检测领域的研究热点，被广泛应用于航空航天、土木、机械等工业领域，在特种装备缺陷检测、结构健康监测、材料性能评估、医学诊断等方面表现出独特的优势。近年来，工程波导结构呈现出几何构型复杂化、多物理场耦合的发展趋势，对超声导波检测技术提出了更高的要求，迫切需要进一步加强弹性导波在结构中传播特性的研究。
弹性导波的传播具有频散、多模态等特征，对导波检测激发模态和频率的选取、传感器的开发具有重要的指导意义。尽管关于导波问题的基础性研究已经很多，但实际工程波导结构并不规则，所处环境、边界条件、所受荷载也比较复杂，如长距离输送油气管道、超高压输电线、大跨度悬索桥上的复杂钢索，以及对传感、驱动、控制性能等有特殊需求的智能器件等，这些工程结构的导波问题难以获得解析解，故需要寻求和建立新型数值计算方法。
本书系统阐述了曲形结构、预应力结构、旋转结构、复合材料、智能材料、热弹性圆管、周期结构等各种波导问题的建模理论与计算方法，是一本关于弹性导波理论与计算方法的专著。本书可供从事无损检测与评估、结构健康检测、超构材料等相关领域的科技人员阅读和参考，也可作为高等院校的力学、航空航天、机械、土木等专业高年级本科生和研究生系统学习弹性导波相关知识的参考书。
感谢国家自然科学基金、广东省自然科学基金对本书出版的资助。
由于作者水平有限，书中不妥之处，恳请读者批评指正。

作者
于广州华南理工大学