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出版者:清华大学出版社

作者:尤春风

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2002-10-1

价格:36.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302059752

丛书系列:

图书标签:

• catia
• CATIA V5
• 曲面设计
• 曲面造型
• 工业设计
• 机械设计
• CAD/CAM
• 数字化建模
• 汽车设计
• 模具设计
• 产品设计
• 三维建模

机械设计与制造领域的权威参考：高精度零件设计与分析 本书聚焦于现代精密机械制造领域的核心挑战与前沿技术，旨在为工程师、设计师及高级技术人员提供一套全面、深入且极具实操性的设计与分析指导手册。 本书内容横跨机械工程的多个关键分支，着重于如何通过精细化的设计手段，结合先进的仿真分析工具，实现高可靠性、高性能的工业级零件制造。 --- 第一章：先进材料在结构设计中的应用与选型（约200字） 本章深入探讨了在极端工作环境下，传统材料无法满足性能需求的背景下，新型工程材料的崛起及其在关键结构件中的应用。内容覆盖高性能合金（如镍基高温合金、超高强度钢）、先进复合材料（碳纤维增强聚合物、陶瓷基复合材料）的微观结构、力学特性、以及与应力分析结果的关联性。重点分析了材料的疲劳性能、蠕变特性和断裂韧性，并提供了一套系统的材料选型流程，指导读者根据载荷条件、环境温度和成本预算，科学地选择最适宜的工程材料。此外，还讨论了增材制造（AM）工艺对材料性能带来的独特影响，以及如何优化材料在打印过程中的定向晶粒结构以提升性能。 第二章：静力学与模态分析的深度解析（约350字） 本章是结构完整性分析的基石。它超越了基础刚体运动学的范畴，详细阐述了如何建立精确的有限元模型以捕捉结构的真实物理响应。内容包括：边界条件的精确施加（例如，约束的物理意义与数值模拟中的实现）、接触算法的选择与优化（如罚函数法、增广拉格朗日法），以及网格划分对计算精度的决定性影响。 在静力学分析部分，我们将重点剖析应力集中现象的识别、评估与优化设计策略，特别是针对尖角、孔洞和连接界面的处理。模态分析部分则深入探讨结构的固有频率和振型，解释了如何通过计算结果预测共振风险。章节提供了详细的案例分析，说明如何通过修改几何形状或改变材料分布，有效“移频”或“抑振”，确保机械系统在动态载荷下的稳定性。本章特别强调了子结构建模技术在处理大型装配体时的应用效率和精度平衡。 第三章：非线性有限元分析：塑性、大变形与接触（约350字） 现代工程问题往往涉及材料的屈服、几何形状的显著变化或复杂的接触行为，这要求我们必须掌握非线性分析技术。本章系统地介绍了几何非线性（大变形理论）、材料非线性（弹塑性、超弹性模型）以及接触非线性的求解方法。 在材料模型方面，详细讲解了各向同性硬化、随动硬化等强化模型的数学描述及其在不同材料（如钣金、橡胶部件）中的适用性。几何非线性分析部分，着重于理解和控制迭代过程中的收敛性问题，包括牛顿法、修正牛顿法及其收敛准则的设置。接触分析是本章的难点与重点，我们将详细解析滑动摩擦、粘附接触的数值处理，并给出在复杂装配体（如轴承预紧、铆接结构）中如何避免不稳定的数值震荡的实用技巧。本章内容旨在使读者能够自信地处理需要求解本构方程和平衡方程组的复杂工程问题。 第四章：热应力与耦合场分析（约250字） 热载荷是导致结构失效的常见因素之一。本章专注于热-结构耦合分析，探讨温度变化如何引起材料热膨胀、热应力以及残余应力的产生。内容涵盖瞬态导热问题、稳态温度场计算，以及如何将计算出的温度场作为载荷输入到结构分析中。 特别关注了具有温敏材料的系统（如航空发动机部件、电子设备散热结构）的热应力评估。此外，本章还引入了电磁-热-结构多物理场耦合分析的基础理论，例如在电机或电磁制动器设计中，如何同步考虑电磁力、焦耳热效应和由此产生的结构形变，从而优化整体系统性能并避免热失控。 第五章：疲劳寿命预测与可靠性设计（约250字） 结构件的失效往往不是在静载荷下发生，而是由长期累积的循环载荷导致的疲劳损伤。本章系统介绍了主要的疲劳寿命评估方法，包括应力寿命法（S-N曲线法）和应变寿命法（E-N曲线法）。重点在于如何从有限元分析结果中准确提取高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）的关键载荷谱和应力状态。 内容详细阐述了Miner线性累积损伤法则的应用及局限性，并介绍了更先进的基于断裂力学的疲劳裂纹扩展分析（如Paris-Erdogan定律）。本章还涵盖了残余应力的概念及其对疲劳寿命的提升作用，并指导读者如何通过合适的制造工艺（如滚压、喷丸）来引入有利的残余压应力，从而大幅延长零件在实际工作环境中的服役寿命，确保设计的可靠性和可预测性。 --- 本书的特点在于其高度的工程实践导向性，所有理论介绍均辅以详细的数值计算步骤和实际案例的数据验证，是追求设计精度和制造鲁棒性的工程师不可或缺的技术参考资料。

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我不得不提一下这本书在软件版本兼容性方面的严谨态度。在现今软件更新速度如此之快的背景下，很多技术书籍很快就会过时，但这本书在内容组织上显然考虑到了这一点。它更侧重于那些核心的设计理念和底层逻辑，这些知识是跨越版本的宝贵财富。当然，在涉及具体界面操作的部分，它也明确标注了所使用的CATIA V5的具体版本，并巧妙地通过附带的在线资源链接（虽然我还没来得及仔细研究，但这个想法很棒）来弥补纸质书的时效性短板。更让我赞赏的是，作者在讲解过程中，对于一些历史遗留的“老方法”和“新特性”之间的取舍和适用场景，都有独到的见解。比如，在讲解如何使用曲面工具集时，作者并没有一味推崇最新版本的功能，而是平衡地介绍了传统工具的稳定性和新工具的效率，这体现了作者深厚的行业经验。这种处理方式让读者在学习新技术的同时，也能理解现有系统的演进脉络，有助于构建一个全面且灵活的知识体系，避免了陷入特定版本功能的窠臼。

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从一个深度用户的角度来看，这本书在高级曲面造型的“边界条件处理”和“特征驱动设计”方面的论述，达到了一个非常高的水准。它并没有停留在“如何画一个漂亮的曲面”的层面，而是深入到了“如何构建一个可控、易于修改的、符合工程规范的曲面模型”的核心。我尤其欣赏作者对“设计意图的参数化表达”的阐述，这在很多同类书籍中是缺失的。书中详细探讨了如何利用点、线、面的关系，去驱动整个模型的动态变化，这对于需要进行多轮产品迭代的设计师来说，是至关重要的能力。它强调了建模过程中的“可追溯性”和“可维护性”，这一点在大型项目中尤为关键。此外，书中对一些罕见但高效的工具组合使用技巧进行了专题讲解，这些都是需要多年实践才能领悟的“内功心法”。阅读这本书，就像是拿到了一份来自顶级设计机构的内部工作手册，它教会我的不仅仅是工具的使用，更是如何将严谨的工程思维嵌入到自由的造型艺术之中，真正实现了艺术与技术的完美融合。

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这本书的叙事风格非常沉稳而富有启发性，读起来不像是在被动接受指令，更像是在进行一场深入的思维对话。作者的语言风格不是那种标准的教科书式说教，而是带着一种冷静的匠人精神。在讲解到一些难度较高的曲面分析工具时，比如自由曲面的偏差检查、或是一些关于拓扑结构优化的问题时，作者会先引入一个现实中的设计挑战，然后逐步拆解，分析每一步选择背后的设计哲学。这种“问题导入—深入分析—最优解导出”的结构，极大地激发了我的好奇心和探索欲。我发现自己不再只是机械地点击鼠标，而是开始思考“为什么我要用这个工具而不是那个？”、“这个曲面在结构上是否存在潜在的缺陷？”。这种由内而外的驱动力，才是真正高效学习的动力源泉。全书的文字虽然严谨，但丝毫不显枯燥，恰到好处的行业幽默感和对设计美学的点缀，让整个阅读过程保持着一种令人愉悦的节奏感，让人愿意一口气读完并马上动手实践。

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这本书的封面设计给我留下了非常深刻的印象，那种深邃的蓝色调搭配着简洁的白色字体，立刻就散发出一种专业而又不失科技感的氛围。我拿到手时，首先被它厚实的质感吸引，翻开内页，纸张的质量也相当不错，阅读体验很舒适，长时间盯着屏幕看久了眼睛会累，但对着实体书阅读的感觉是无可替代的。内容排版上，作者显然花了不少心思，图文的结合非常紧密，每一个步骤的分解都配上了清晰的插图，这对于我这种初学者来说简直是救星。我尤其欣赏它在基础概念部分的处理方式，没有那种高高在上的理论灌输，而是非常接地气地将复杂的曲面生成原理，通过一系列直观的例子娓娓道来，读起来毫无压力，让人感觉自己仿佛置身于一个经验丰富的前辈的身边，手把手地进行教学。光是前几章对参数化设计思维的梳理，就已经让我对后续的学习充满了信心，它不仅仅是教你怎么操作软件，更重要的是在培养你“像设计师一样思考”的能力，这才是真正有价值的知识传承。这本书的结构布局非常合理，逻辑链条清晰可见，从基础命令的熟悉，到复杂曲面的构建与修复，层层递进，每学完一个模块，都能感觉到自己的技能树又点亮了一支。

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这本书的实战性真是出乎我的意料，很多我之前在网上零散学习的知识点，在这里都被系统地整合起来，并且给出了非常实用的解决方案。我特别关注了其中关于“高级曲面重建与光顺性分析”那一章节，那部分内容写得极其透彻，不仅仅是罗列了工具按钮的功能，更深入讲解了在实际工业设计中，如何根据不同的G0、G1、G2连续性要求，选择最恰当的修补策略。作者似乎深谙汽车外形设计和模具制造的痛点，在处理那些需要完美曲率过渡的复杂曲面时，提供的技巧简直是“神来之笔”。比如，在处理双曲率变化的表面时，书中提到的“控制点的精细调整结合迭代分析”的方法，比起我以前尝试过的任何一种笨拙的手动拉伸都要高效和精确得多。而且，书中的案例都是来源于实际项目，不是那种虚无缥缈的理论模型，这让我在练习时，能够清晰地感受到自己所学知识在工程应用中的价值。读完这部分，我立刻打开软件，按照书中的步骤复现了一个之前困扰我很久的通风口曲面，最终的成品光滑度达到了我非常满意的程度，成就感爆棚。这本书真正做到了理论指导实践，让学习过程充满了即时反馈的喜悦。

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