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出版者:中国铁道出版社

作者:

出品人:

页数:342

译者:

出版时间:1995-11

价格:25.30元

装帧:平装

isbn号码:9787113017927

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• 1
• 铁路测量
• 测量工程
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• 工程测量
• 大地测量
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• 测量技术
• 交通运输
• 工程学

工业革命的脉动：机械工程原理与实践深度探索 一、 现代工业的基石：材料科学与结构设计 本书深入剖析了驱动现代工业进步的核心要素——材料的特性、选择与应用，以及由此衍生的结构设计理念。我们不再仅仅关注金属的抗拉强度或延展性，而是将目光投向高分子材料、复合材料以及智能材料在极端环境下的表现。 1.1 新型工程材料的性能解析 本章详尽介绍了新一代工程材料，例如碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在航空航天和高端体育器材中的应用，探讨了其各向异性力学行为的本质。同时，对具有自修复能力或形状记忆特性的智能材料的微观结构进行了细致的阐述，分析了它们在柔性电子设备和精密仪器制造中的潜力。对于传统金属材料，则侧重于介绍晶界工程、热处理工艺对疲劳寿命和蠕变性能的调控机制，避免使用通用的材料手册数据，转而强调材料在特定载荷条件下的本构关系建模。 1.2 结构完整性与可靠性评估 结构设计不再是简单的安全系数堆砌。本书引入了基于概率的结构可靠性理论（PFM），用以量化设计决策中的不确定性。我们将详细分析断裂力学中的应力强度因子、裂纹扩展速率计算，并结合有限元分析（FEA）的非线性接触模拟，评估复杂装配体在交变载荷下的失效模式。特别是，对薄壁结构和轻量化设计的拓扑优化方法进行了深入探讨，展示了如何通过迭代算法在保证性能的前提下，实现材料用量的最小化。例如，在评估一个高压容器的寿命时，我们将不仅仅停留在静载荷测试，而是模拟温度梯度、腐蚀环境耦合作用下的材料退化路径。 二、 动力学与振动控制的精妙平衡 机械系统的平稳高效运行，高度依赖于对动力学行为的精确预测与有效控制。本书将动力学理论提升至工程实践的层面，着重于复杂系统的建模与主动干预。 2.1 多自由度系统与模态分析 传统的多自由度系统分析被扩展到包含非线性阻尼和间隙效应的复杂系统。我们采用拉格朗日方程和牛顿欧拉方程的集成方法，建立高维度的运动微分方程组。重点在于系统的特征值问题求解，即固有频率和振型。不同于理论推导，本书着重讲解如何利用实验模态分析（EMA）数据对有限元模型进行修正（Model Updating），确保仿真结果与实际物理系统高度吻合。对机械联轴器、齿轮箱等结构中的高频振动源进行识别，并给出抑制措施。 2.2 主动与被动减振技术 被动减振器（如调谐质量阻尼器TMD）的设计参数选择标准，将结合实际工作环境的激励频率范围。更进一步，本书详细介绍了主动隔振和主动平衡技术。这涉及到高速旋转机械（如涡轮机、高速机床主轴）中的磁悬浮轴承控制系统。分析了基于状态反馈的LQR控制器设计，用以实时补偿转子不平衡力矩和外部扰动，实现超精密加工所需的纳米级位移控制。 三、 流体机械与能源转换效率的极限 流体力学在现代工程中无处不在，从高效的燃气轮机到微流控芯片，对流体行为的精确控制是实现能源高效利用的关键。 3.1 湍流建模与边界层控制 本书避开了基础的伯努利方程叙述，直接进入复杂流动问题的数值模拟。重点对比了雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS）模型，如$k-epsilon$、$SST$ $k-omega$模型在预测复杂几何外形（如叶轮或管道弯头）流动分离点时的精度差异。对于高精度要求，我们引入大涡模拟（LES）的基本概念和网格划分策略。在实验层面，详述了粒子图像测速（PIV）技术在获取非接触式流场速度分布中的应用流程与数据后处理方法。 3.2 换热网络优化与热力系统集成 在热能工程领域，我们聚焦于如何最大化能源梯级利用。探讨了紧凑型换热器（如螺旋板式换热器）的设计优化，通过调整流道几何形状来增强传热系数，同时最小化压降。对于热电联产系统，本书从热力学第二定律的角度出发，评估了实际工况下系统的卡诺效率损失来源，并提出了基于先进工质（如超临界二氧化碳）的下一代热力循环系统的集成方案。 四、 制造工艺的数字化与精密化 从设计到成品，制造工艺是实现工程目标的桥梁。本书关注的是如何通过先进的制造技术，实现设计意图的精确复现，并提高生产的柔性和智能化水平。 4.1 增材制造（AM）中的冶金与残余应力 选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等金属增材制造技术被详细解析。重点分析了快速熔化-凝固过程中形成的微观组织（如柱状晶的形成），以及由此引发的热梯度导致的巨大残余应力。我们将探讨如何通过优化扫描策略（如跳跃扫描、双向扫描）或后处理热等静压（HIP）工艺来释放这些应力，避免零件在后续加工或服役中发生翘曲或开裂。 4.2 现代机床的误差补偿与运动控制 对于依赖高精度切削的传统制造，本书聚焦于五轴及以上数控机床的运动学标定。详细描述了基于激光干涉仪和球杆仪的几何误差辨识方法，并介绍了误差模型在控制器层面的实时前馈补偿技术，以确保复杂曲面加工的精度。此外，讨论了切削力建模在刀具寿命预测和表面质量控制中的作用，强调了力-热-形变耦合对加工结果的综合影响。 五、 系统集成与数字孪生构建 现代复杂的工程系统，如机器人或自动化生产线，需要跨学科的系统思维。本书旨在提供一个将上述所有知识融会贯通的框架。 5.1 机电一体化系统的反馈控制 针对伺服驱动和运动控制系统，本书深入探讨了高性能控制器的设计。除了经典的PID控制，重点介绍如何利用现代控制理论（如滑模控制SMC或自适应控制）来应对执行器饱和、负载变化等非线性问题。分析了编码器、力矩传感器等关键反馈元件的精度对整个系统稳定性的影响。 5.2 工业物联网与数字孪生架构 最后，本书展望了工程实践的未来——数字孪生。它不仅仅是三维模型的静态展示，而是包含实时传感器数据流、预测性维护算法和仿真环境的动态虚拟映射。我们将探讨如何构建一个可靠的数据链路，实现物理实体与数字模型之间的双向信息交互，从而在虚拟环境中进行故障诊断、性能优化和操作员培训，实现工程资产的生命周期管理。

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这本《铁路测量》的深度与广度，真是我近期阅读体验中的一次意外之喜。一开始我还以为这只是一本枯燥的工具书，毕竟“铁路”和“测量”这两个词组合在一起，听起来就充满了艰深的专业术语。然而，作者显然花了大量的心思，将原本冷硬的技术流程，描绘得如同精密的手术图谱一般清晰可见。书中对不同地质条件下的数据采集与分析，特别是针对复杂地形如山区和河流跨越点的处理方案，展现了极高的实战价值。我特别欣赏其中关于三维建模与BIM技术在早期勘测阶段的应用探讨，这部分内容对于理解现代铁路工程如何从二维图纸走向数字化交付至关重要。它不仅仅是告诉你“怎么做”，更是在解释“为什么这么做”——背后的力学原理和经济考量都被剖析得入木三分。我发现自己读完后，对那些横亘在地图上的山脉和河流，都有了一种全新的、工程学上的敬畏感。那些看似永恒不变的自然景观，在精确的测量面前，都必须让位于人类的工程愿景，这种转变过程的精妙，令人拍案叫绝。

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我是在一个完全跨界的背景下接触到这本书的，说实话，我对工程力学或土木结构原本了解不多，但这本书的叙事节奏却成功地把我拽进了那个精密的世界。它最大的优点，或许在于其逻辑结构的严谨性，犹如修建一座高架桥，地基打得无比扎实。作者没有急于展示那些光鲜亮丽的最终成果，而是将笔墨大量聚焦于“基础”——如何设定基准点，如何进行误差补偿，如何处理因为设备精度、环境温度变化带来的细微偏差。这种对细节的执着，反而让整个学科体系变得可亲近起来。我甚至能想象到，在酷暑的野外，测量队员们是如何顶着烈日，手持全站仪，一丝不苟地在地面上钉下那个决定未来线路走向的标志桩。书中的案例分析，即便是我这样的外行来看，也充满了戏剧性：一个小小的角度误差，在长达数百公里的线路上，最终可能导致数以亿计的返工。这种对“精准”二字的终极追求，在文字间流淌出来，极具感染力。

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这本书的阅读体验，与我以往阅读的行业指南截然不同。它更像是一部“铁路诞生史”的侧记，只是聚焦在了“眼睛”——即测量技术——这个核心器官上。我发现作者在回顾历史发展时，对不同年代测量工具的演变，进行了非常深入的挖掘。从早期的经纬仪、水准仪，到如今激光雷达扫描技术的引入，每一步跨越都伴随着理论的革新和工程难度的降低。更让我感到振奋的是，书中对“适应性设计”的强调。它清晰地阐述了，优秀的铁路设计并非僵硬地将理想蓝图套在现实地形上，而是在精确测量提供的基础上，不断与自然妥协、平衡成本与安全的结果。例如，书中对于曲线半径的设定，不仅仅是数学公式的代入，更是对列车动力学性能、乘客舒适度以及施工难度的综合考量。这种多维度权衡的智慧，让我对那些在地图上看似简单的直线和曲线背后所蕴含的复杂博弈，有了更深层次的理解。

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坦率地说，我是一个追求“流程可视化”的学习者，而《铁路测量》在这方面做得堪称典范。书中的图表绘制精良，尤其是那些关于控制网布设和高程控制的示意图，简直是教科书级别的示范。我特别关注了书中关于“隧道超前地质预报”中的测量支撑部分。这不仅仅是简单的进尺测量，更是与地质声波、电阻率层析成像等技术融合的关键节点。作者通过详细的步骤拆解，揭示了测量数据如何实时反馈给钻探和爆破团队，从而避免了不必要的停工和安全事故。这种跨专业的信息流转和数据的即时性应用，是这本书最让我感到“前沿”的地方。它告诉我们，现代铁路测量早已超越了简单的点位确定，而是一套高效率、高可靠性的信息集成系统。读完这部分内容，我感觉自己像是在操作一个高度复杂的、依赖于厘米级精度的精密仪器，而这本书就是那份详尽的操作手册。

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这本书带给我最深刻的感受是：测量是铁路工程的“语言”。所有关于速度、安全、运载能力的宏伟叙事，都必须以精确的测量作为基础。我个人非常赞赏作者在处理“测量误差”时的坦诚态度。书中没有回避测量中必然存在的误差源，反而系统地分析了系统误差、随机误差以及人为误差的辨识与消除方法。这种严谨的科学精神，对于任何希望从事工程相关领域的人来说，都是一笔宝贵的财富。它教会我们，在面对现实世界的复杂性时，如何用数学和物理的工具，将不确定性降到最低。全书的论述风格沉稳而富有洞察力，它不仅是知识的传递，更像是一次严谨的思维训练。读完合上书本，我脑海中浮现的不再是冰冷的坐标轴，而是工程师们如何在广袤的大地上，用数据为未来铺设坚实的路径，这种将抽象概念转化为具体可见工程的魔力，令人久久回味。

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