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出版者:机械工业出版社

作者:简琦昭 著

出品人:

页数:553

译者:

出版时间:2003-1

价格:43.00元

装帧:

isbn号码:9787111112884

丛书系列:

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好的，这是一份关于其他技术类书籍的详细介绍，内容涵盖了不同领域，力求详实和专业。 --- 《现代机械设计原理与实践：基于有限元分析的深度解析》 本书深入探讨了当代机械设计领域的核心理论与前沿应用，特别是将结构力学与现代计算工具紧密结合。全书共分八个章节，系统地构建了从基础理论到复杂工程实践的完整知识体系。 第一章：机械设计理论基础回顾与工程范式转变 本章首先回顾了经典机械设计中的关键概念，如强度、刚度、疲劳寿命的基础计算方法。随后，重点阐述了进入21世纪以来，随着计算机辅助工程（CAE）的普及，机械设计范式如何从传统的“经验和安全系数驱动”向“性能优化和材料效率驱动”转变。详细分析了为什么精确的应力分析成为现代设计的关键瓶颈突破口，并初步介绍了有限元方法（FEM）的基本思想，强调其在处理复杂几何形状和边界条件方面的不可替代性。 第二章：材料科学在高性能结构设计中的应用 深入剖析了工程材料的微观结构、宏观力学性能及其在实际载荷条件下的响应。内容涵盖了高强度钢、钛合金、复合材料（如碳纤维增强聚合物 CFRP）的性能特点、失效模式及选择准则。本章特别关注了材料的蠕变、应力松弛现象，以及如何通过热处理和表面工程技术来改善材料的服役性能。此外，还探讨了增材制造（3D打印）材料的各向异性力学行为对结构设计带来的新挑战与机遇。 第三章：结构动力学与振动控制 本章聚焦于机械系统在动态载荷下的响应。从单自由度、多自由度系统的自由振动、强迫振动分析入手，推导了模态分析的基本方程。详细阐述了如何通过模态试验和有限元预估，识别系统的固有频率和振型，并讨论了共振现象的危害及避免设计策略。后半部分深入讲解了主动和被动隔振技术、阻尼器的选择与应用，尤其关注了在高速旋转机械和精密仪器中的应用案例。 第四章：有限元分析（FEA）理论与软件实践 本章是全书的核心技术支撑部分。系统讲解了有限元方法的数学基础，包括形函数插值、刚度矩阵的形成、高斯积分与数值稳定性。详细对比了梁单元、壳单元、实体单元的适用场景与计算精度差异。在软件实践方面，本书以某主流商用FEA软件为例（不特指特定版本，侧重通用操作逻辑），详细指导了前处理（几何清理、网格划分策略，如边界层网格的构建）、求解器选择（线性静力、非线性分析、接触算法）和后处理（应力奇异性处理、结果可视化）。 第五章：接触、摩擦与非线性有限元分析 本章专门处理机械设计中最复杂的非线性问题。详细分析了不同类型的接触定义（点对点、点对面、面对面）及其数值求解的难度。重点讨论了摩擦模型的选择（库仑摩擦、粘附摩擦）与迭代求解器的收敛性问题，如牛顿法、修正牛顿法及其在接触大变形问题中的应用。此外，还涵盖了材料非线性（塑性、超弹性）的本构模型及其在FEA中的实现。 第六章：疲劳寿命预测与损伤容限设计 疲劳是机械零部件失效的首要原因。本章系统介绍了疲劳分析的理论框架，包括S-N曲线法、应变寿命法（ε-N法）和线性断裂力学方法。重点讲解了如何将FEA输出的应力/应变结果映射到疲劳寿命预测中，尤其是如何处理多轴疲劳和随机载荷下的累积损伤评估（Miner法则的局限性与改进）。引入了损伤容限设计（Damage Tolerance）的概念，强调在结构设计中预留疲劳裂纹扩展的安全余量。 第七章：热应力分析与多物理场耦合 现代机械部件往往同时承受热载荷和机械载荷。本章讲解了稳态和瞬态热传导分析的基础，以及如何利用温度场结果作为机械载荷输入进行热应力分析。深入探讨了热-结构耦合（Thermo-Mechanical Coupling）的必要性，特别是在发动机部件、焊接结构和电子设备散热设计中的应用。讨论了流固耦合（FSI）在换热器和水轮机叶片设计中的初步应用方法。 第八章：优化设计与可靠性分析 本章将设计过程提升到自动化和量化可靠性的层面。详细介绍了基于响应面法（RSM）和梯度法的结构优化技术，指导读者如何利用FEA结果自动迭代，以实现轻量化、刚度最大化或特定模态频率的调控。最后，引入了概率性设计方法，如随机有限元法（S-FEM）和先进蒙特卡洛模拟（MCS），用于量化设计变量不确定性对系统可靠性的影响，从而实现更具鲁棒性的工程决策。 --- 目标读者： 本书适合机械工程、航空航天、土木工程等专业的高年级本科生、研究生，以及从事结构分析、产品研发和CAE工程师的专业人士阅读。阅读本书需要具备一定的材料力学和微积分基础。 本书特色： 注重理论深度与工程实践的完美结合，通过大量实际工程案例分析，将抽象的数学模型转化为可指导设计决策的具体工具和方法。强调对计算结果的批判性评估能力，而非盲目依赖软件输出。

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这本书的适用人群画像，我觉得可以非常明确地界定。它最适合的是那些从更早期的CAM软件（比如早期的AutoCAD/CAM插件，或者更老版本的Mastercam）转型过来的工程师，或者是在老旧设备上进行维护和编程的师傅。他们对早期的界面和操作逻辑有亲切感，能快速从这本书中找到熟悉的影子并进行迁移。对于年轻一代，习惯了现代软件的直观拖拽、参数化建模和实时渲染的工程师来说，这本书的“命令驱动”风格会显得非常晦涩和繁琐。它没有过多地介绍如何利用现代CAD模型（如STEP或IGES的高级导入）进行优化设置，更多的是围绕着软件内置的简单几何元素进行操作。因此，如果你的目标是掌握最新的多轴联动技巧、集成式的CAD/CAM工作流，或者软件的版本已经远超V9，那么这本书的参考价值更多体现在了解历史演变和基础原理上，作为主力教程可能有些力不从心了。

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这本书的排版和印刷质量，坦白讲，在这个数码时代来看，已经算是“古董级”了。当时的彩色印刷成本可能很高，所以很多关键的软件截图为了节省篇幅和成本，都印成了黑白甚至是灰度图。这对于一个涉及大量图形界面的软件教程来说，是个不小的硬伤。你很难通过黑白的屏幕截图来区分不同颜色高亮的选项、不同深度的曲面网格线，或者刀具切削区域的动态显示效果。我经常需要对照着电脑上实际运行的Mastercam界面，才能准确分辨书上那个灰色方块到底代表的是“毛坯”还是“工件”。另外，书中的术语翻译和习惯用法也带着浓厚的年代气息，一些现在行业里更规范的称谓，在这本书里还是沿用了早期的叫法，初学者的理解成本会因此增加不少。如果能配上高质量的彩色插图和更现代的术语对照表，这本书的易读性会大大提升一个档次。

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从一个侧重于实际操作者的角度来看，这本书最大的价值可能在于其附带的光盘或配套资源（如果存在的话，我拿到的是扫描版，资源缺失）。一本好的软件教程，除了文字和图片，一套可供下载练习的源文件和后处理程序是不可或缺的“试金石”。这本书的讲解逻辑是：先理论，后步骤，最后期望读者自行实践。但由于缺乏高质量的练习文件，很多复杂的路径生成步骤，我只能想象其效果，无法即时验证我的操作是否产生了预期的G代码。例如，在讲到刀具半径补偿（G41/G42）的编程细节时，书上给出的示例代码虽然完整，但缺乏不同进给速度和切深设置下的G代码输出差异分析。这使得这本书更偏向于“知识的陈述”，而非“技能的传递”。读者需要自己动手将书中的所有参数输入软件，再调试后处理器的输出结果，这个过程相当耗时且容易出错。

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这本书的封面设计，说实话，挺复古的，一看就知道是那个年代的产物。我当时买它，主要是被“实用教程”这几个字吸引了。毕竟刚接触机械制图和CNC编程那会儿，理论书看得头都大了，急需一本能手把手带着走的教材。这本书的章节结构安排得还算清晰，从最基础的软件界面认知到简单的二维轮廓绘制，都有详细的步骤图解。不过，对于一个零基础的新手来说，有些地方的跳跃性还是有点大。比如讲到刀具路径优化的时候，感觉作者默认读者已经掌握了足够的CAM基础知识，很多参数的选取没有做深入的解释，导致我反复查阅其他资料才能真正理解为什么这么设置比那样设置要好。它更像是一本操作手册的升级版，告诉你“怎么做”而不是“为什么这么做”。当然，对于那些已经有些经验，想快速回顾特定功能模块的人来说，这本书的索引查找功能还是挺方便的，能迅速定位到你需要的具体指令集。但是，如果你期待的是一种颠覆性的编程思维或者前沿的后处理器开发知识，那这本书的深度可能就显得有些力不从外了。它更侧重于稳定、经典的加工策略展示，非常适合作为入门工具箱里的“基础扳手”。

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我记得翻开这本书的时候，最让我眼前一亮的是它对V8.1到V9版本过渡期功能的梳理。那个时期的Mastercam版本迭代速度很快，很多老用户在新旧版本切换时都会遇到兼容性或者操作习惯的冲突。这本书在这方面做得还算到位，它没有完全偏废任何一个版本，而是通过对比的方式，指出了新版本中被淘汰或增强的功能点。比如，在曲面加工模块里，不同版本对于G54/G55等坐标系的调用逻辑略有差异，这本书就用并列的示例图来展示了如何确保后处理代码的准确性。然而，深入阅读后发现，对于更复杂的五轴联动或者高级曲面造型模块的讲解，内容显得有些单薄。它更多地停留在基础的曲面投影和等高刀路的设置上，对于那些需要处理复杂模具或航空零件的专业人士来说，这本书的覆盖面显然不够广。它更像是面向中小型加工厂的常规三轴应用场景，内容扎实但不够“尖端”。我在尝试用它来解决一个复杂螺旋槽的加工问题时，最终还是不得不转向了官方的论坛和视频教程，这本书提供的思路在这里遇到了瓶颈。

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