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出版者:清华大学出版社

作者:唐俊编

出品人:

页数:422

译者:

出版时间:2004-4

价格:40.0

装帧:平装

isbn号码:9787302079279

丛书系列:

图书标签:

• Pro/ENGINEER
• ProE
• 机械设计
• CAD
• 软件教程
• 中文教程
• 野火版
• 工程制图
• 三维建模
• 工业设计

机械设计与制造领域的权威参考：精深解析前沿技术与实践 本书旨在为广大机械工程师、产品设计师、制造专家以及相关专业的高校师生提供一本全面、深入、兼具理论高度与工程实践价值的参考手册。它聚焦于现代机械设计与制造领域最前沿的技术脉络、核心理论体系以及复杂工程问题的系统化解决方案。 --- 第一部分：新一代设计理论与创新方法论 本部分彻底颠覆了传统的设计范式，深入探讨了面向复杂系统的创新设计方法。 1. 结构拓扑优化与轻量化设计进阶： 详细阐述了先进的拓扑优化算法（如密度法、水平集法）在多尺度、多物理场耦合问题中的应用。内容涵盖应力、热、流体动力学约束下的结构优化流程，并重点介绍了如何利用高阶微分方程求解器进行迭代优化，以实现材料利用率最大化和性能平衡。特别收录了基于晶格结构和点阵结构的增材制造优化设计案例分析，讨论了如何从微观结构层面调控宏观力学性能。 2. 数字化孪生（Digital Twin）在产品全生命周期中的集成实践： 深入剖析了数字孪生技术的核心架构，包括数据采集、模型构建、状态映射与预测性维护三大支柱。本书提供了构建高保真虚拟模型的方法论，重点讨论了如何将实时传感器数据（如应力、温度、振动信号）无缝映射到仿真模型中，实现对在役设备的“实时诊断”与“未来预测”。案例研究覆盖了复杂机床、航空发动机部件的数字孪生部署方案。 3. 人工智能驱动的参数化设计与自动化迭代： 探讨了如何利用机器学习模型（如神经网络、高斯过程回归）来替代耗时的传统有限元分析（FEA）进行快速性能评估。内容包括：如何构建“代理模型”（Surrogate Model），如何利用贝叶斯优化策略自动搜索最优设计参数空间，以及如何将这些自动化流程嵌入到主流CAD/CAE平台中，实现设计方案的快速生成与筛选。 --- 第二部分：高级仿真技术与多物理场耦合分析 本部分聚焦于解决现代工程中最具挑战性的多尺度、多物理场耦合问题，强调计算精度与效率的平衡。 4. 高级非线性有限元分析（FEA）的深度解析： 系统讲解了材料本构模型的建立与选择，特别是针对金属塑性、粘弹性、超弹性材料的复杂本构关系描述。重点深入研究了接触算法的收敛性问题，包括罚函数法、增广拉格朗日法在复杂装配体中的应用与调优。此外，本书还详述了断裂力学中的XFEM（扩展有限元法）和Cohesive Zone Model（内聚力模型）在模拟裂纹萌生与扩展过程中的精确建模技巧。 5. 复杂流固耦合（FSI）与热-机械耦合分析： 提供了流体动力学（CFD）与结构动力学（CSD）相互作用的计算策略。详细对比了单向、双向以及完全耦合的FSI求解器设置要点。在热-机械耦合方面，本书阐述了瞬态热载荷如何引起结构应力场的动态变化，并提供了在高温、高压环境下进行疲劳寿命预测的专业流程。 6. 离散元法（DEM）与粘结颗粒流体模拟： 针对粉末处理、散装物料输送等领域，本书深入介绍了离散元法（DEM）的理论基础，包括接触模型（如Hertz-Mindlin模型）的参数标定。同时，探讨了如何将DEM与CFD技术结合（MP-DEM/CFD），用于模拟颗粒物料在搅拌器、料斗中的复杂流动行为。 --- 第三部分：先进制造工艺的理论基础与控制 本部分超越了简单的工艺描述，深入探讨了增材制造（AM）和精密加工背后的物理机制与质量控制。 7. 增材制造（3D打印）过程中的残余应力和变形控制： 系统分析了金属激光粉末床熔融（SLM）过程中，快速加热与冷却导致的巨大热梯度是如何引发显著的残余应力和几何变形。本书提供了先进的补偿策略，包括：路径规划优化、预热策略设计，以及基于反馈控制的“实时应力松弛”理论模型。同时，探讨了高孔隙率和缺陷（如未熔合、气孔）的成因及其对最终力学性能的影响。 8. 极限制冷加工与超精密表面完整性控制： 聚焦于难加工材料（如钛合金、镍基高温合金）的切削加工。详细介绍了最小量润滑（MQL）技术和低温冷却技术（如液氮冷却）对刀具磨损和工件表面完整性的影响。内容包括切削力、颤振分析以及如何通过控制微观切削层材料的相变来优化表面粗糙度和残余应力分布。 9. 增材制造件的后处理与性能验证： 强调了热等静压（HIP）、热处理在消除增材制造件内部孔隙和残余应力中的关键作用。本书提供了针对不同制造工艺（如SLM, EBM）制件的标准热处理曲线设计准则，并介绍了无损检测（NDT）技术（如超声波、X射线CT）在评估内部缺陷和验证性能方面的应用标准。 --- 第四部分：系统集成与工业标准 本部分关注如何将设计、分析与制造流程有效地整合到现代工业生产体系中。 10. 产品数据管理（PDM）与工程变更控制： 阐述了在新产品开发（NPD）流程中，如何建立健壮的工程数据管理系统，以确保CAD模型、仿真报告、材料规范等关键数据的版本一致性和可追溯性。重点介绍了面向大规模配置管理的变更流程（ECO/ECR）的标准化管理实践。 11. 工业物联网（IIoT）在质量闭环控制中的应用： 探讨了如何利用传感器网络和边缘计算技术，将生产线上的实时制造数据回馈给设计和仿真部门。内容涵盖了SPC（统计过程控制）的实时化升级，以及如何利用这些数据对后续批次的设计参数进行自动微调，实现从“设计-制造-反馈”的质量闭环优化。 --- 本书的特色在于其高度的工程化导向，所有理论阐述均辅以大量实际工程案例的建模流程、参数设定及结果验证，是追求技术深度与工程应用完美结合的专业人士的必备工具书。

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从内容的组织逻辑来看，这本书体现出一种非常清晰的递进关系，完全符合一个工程项目从概念到实施的自然流程。它并没有一上来就抛出复杂的曲面造型，而是循序渐进地从基础的拉伸、旋转体开始，逐步引入拔模、扫掠等更复杂的命令。这种“搭积木”式的教学法，确保了读者在进入下一阶段学习前，已经牢固掌握了前一阶段的所有核心工具。我注意到书中对“工程图”模块的讲解占据了相当大的篇幅，这在很多纯建模教程中是被弱化的部分。但这本书非常强调最终出图的规范性，提供了大量符合国标的视图创建、标注和明细表的生成技巧。这对我来说非常重要，因为最终的设计成果是要通过工程图纸来交付的，这本书显然考虑到了整个产品生命周期中的文档环节，视角非常全面和成熟。

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这本书的价值并不仅仅在于教会用户如何使用野火版软件，更重要的是它像一本“实战手册”，而非简单的“软件说明书”。我翻到关于高级曲面处理的章节时，发现作者使用了非常实际的案例模型进行演示，比如汽车外覆盖件或复杂的模具型面。书中对曲面连接的“相切”、“曲率连续”等概念的区分，以及如何通过调整控制点来实现平滑过渡的技巧，讲解得极为透彻。这种深度剖析，远超出了基础操作层面的指导。它让我开始思考，在面对一个复杂产品时，应该如何选择最合适的建模策略，如何利用软件的参数化能力来预留未来的修改空间，而不是仅仅停留在“画出形状”的层面。总而言之，这本书为我提供了一个扎实的平台，不仅让我学会了操作，更让我理解了如何用Pro/ENGINEER的思维去解决实际的机械设计难题。

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这本书的封面设计确实很吸引人，那种深邃的蓝色调配上清晰的字体，一看就知道是面向专业领域读者的。我刚拿到手的时候，迫不及待地翻阅了目录，发现它涵盖了从基础建模到复杂曲面设计的完整流程，这对于我这种想系统学习Pro/ENGINEER野火版（Creo Parametric的前身，但这本书里应该还是沿用旧称）的工程师来说，无疑是一个宝藏。书中对各个模块的介绍都非常细致，比如零件设计中的特征创建，约束条件的设定逻辑讲得深入浅出，即便是初学者也能很快抓住要点。我特别欣赏作者在讲解高级功能时所采用的“项目驱动”的教学方式，而不是枯燥的命令堆砌。它似乎更侧重于告诉你“为什么”要用这个工具，以及在实际工程项目中“如何”灵活运用，而不是简单地罗列“怎么做”。光是看前几章的截图和步骤说明，那种严谨的专业态度就扑面而来，感觉作者绝对是行业内的资深人士，对软件的理解已经达到了炉火纯青的地步。我希望接下来的章节能像开头这样，充满实战的智慧。

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这本书的语言风格非常直接、干练，几乎没有一句废话，这点我非常喜欢。作为一名有多年CAD经验的设计师，我最怕的就是那种写得太“文学化”的技术文档，看着费劲，效率低下。这本书的作者显然深知读者的需求——高效获取知识并立即应用于实践。在介绍如何进行特征编辑和修改历史记录时，语言简洁有力，直接点明了关键的快捷键和鼠标操作技巧，这对于追求速度的工程师来说，是无价之宝。我尤其欣赏书中穿插的“疑难解答”或“常见错误提醒”的小框，这些地方往往是其他教材忽略的陷阱。例如，书中对“公差分析”模块的初步介绍，就非常精炼地指出了在新旧版本中处理几何尺寸和公差（GD&T）时需要注意的细节差异，这体现了作者对野火版迭代过程的深刻洞察力。

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坦率地说，这本书的排版和图文结合的质量，让我对国产的专业技术书籍有了一个全新的认识。很多早期的中文技术手册，要么是翻译腔过重，要么是图片模糊不清，但这一本完全没有这个问题。每一张操作界面的截图都清晰锐利，关键步骤的标注极其到位，几乎可以用“所见即所得”来形容。我注意到，书中对一些高难度概念的解释，比如参数化设计的底层逻辑，居然能够用非常形象的比喻来阐述，这极大地降低了理解的门槛。我之前在其他地方学习时，总是在参数关联性这里卡壳，但这本书似乎专门为攻克这个难点设计了章节。而且，它不仅仅是教你操作，更像是在传授一种“设计思维”。比如，在讲解装配体设计时，作者强调了自顶向下和自底向上的设计策略对比，并给出了各自的应用场景，这种宏观的指导比单纯的软件操作指令更有价值。这种深度和广度兼备的叙述方式，让我对后续的学习充满了信心。

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