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出版者:西北工业大学出版社

作者:臧宏琦 王永平

出品人:

页数:263

译者:

出版时间:2002-3-1

价格:21.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787561214299

丛书系列:

图书标签:

• 教材
• 机械制图
• 工程制图
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• 机械设计
• 工业设计

铸就未来的蓝图：现代工程设计与实践指南 本书旨在为渴望深入理解和掌握现代工程设计思维与实践的专业人士、工程师、设计师以及高年级理工科学生提供一份全面、深入且极具实战价值的参考指南。它聚焦于超越传统图纸绘制本身，探讨如何将工程概念转化为可制造、可执行的实际产品与系统的全过程。 --- 第一部分：工程思维与设计基础的重塑 本部分将工程设计提升到战略高度，强调设计决策背后的逻辑与哲学。我们不再仅仅关注“如何画”，而是深入探讨“为何要这样设计”。 第一章：从概念到实现的跨越：现代工程设计的核心范式 本章开篇即挑战了将工程设计局限于二维或三维模型制作的传统观念。现代工程设计是跨学科知识融合的艺术与科学。我们将剖析一套完整的工程设计流程（Conceptualization, Feasibility Study, Detailed Design, Prototyping, Testing & Validation），并重点阐述在项目初期进行风险评估和需求定义的关键性。内容涵盖： 系统思维导论： 如何将复杂问题分解为可管理的子系统，以及子系统间的接口管理技术。 设计驱动因素分析： 深入探讨成本效益分析（Cost-Benefit Analysis）、生命周期评估（Life Cycle Assessment, LCA）在早期设计中的作用，以及如何平衡功能性、可靠性与制造成本之间的矛盾。 设计规范的解读与应用： 详述国际标准（如ISO、ASTM）及行业特定规范（如ASME、SAE）的结构、层级和在实际设计文档中的体现，强调规范的“可追溯性”原则。 第二章：材料科学在设计决策中的决定性作用 优秀的设计必须建立在对所用材料性能的深刻理解之上。本章彻底脱离材料的简单罗列，转而探讨材料选择与结构性能、环境适应性之间的动态关系。 性能矩阵与选择算法： 构建多目标优化下的材料选择决策树，例如在承受交变载荷、高温环境或腐蚀介质中，如何权衡合金钢、复合材料与先进聚合物的优劣。 微观结构与宏观性能的关联： 介绍晶体结构、缺陷如何影响材料的疲劳寿命、蠕变特性和韧性，并提供预测这些性能的经验公式与软件辅助工具。 可持续性材料的应用： 探讨生物基材料、回收材料在工程设计中的集成方法，以及如何通过材料选择实现“绿色制造”目标。 第三章：结构力学与载荷分析的进阶应用 超越基础的静力学分析，本章聚焦于复杂载荷工况下的结构完整性保证。 非线性分析的引入： 详述几何非线性（大变形）和材料非线性（塑性、超弹性）问题在结构分析中的建模方法。 动态响应与振动控制： 重点讲解模态分析、谐响应分析和瞬态动力学分析，并介绍主动与被动减振技术在结构设计中的应用策略。 断裂力学与疲劳寿命预测： 介绍断裂韧度（$K_{IC}$）、应力强度因子（$S.I.F.$）的计算，以及Paris-Erdogan定律在预测结构疲劳裂纹扩展速率中的应用。 --- 第二部分：先进制造工艺与数字化集成 本部分的核心是连接“设计意图”与“物理实体”之间的桥梁——制造技术。我们关注如何从设计阶段就融入制造的可行性与效率。 第四章：面向制造的设计（Design for Manufacturability, DFM）的深度实践 DFM不再是事后检查清单，而是贯穿整个设计过程的指导原则。 传统制造工艺的限制与优化： 详细分析切削加工（CNC）的刀具路径优化、铸造的拔模斜度与缩松控制、冲压件的展开与回弹补偿。 增材制造（AM）的设计范式转变： 探讨拓扑优化在AM中的应用，激光路径规划对最终部件微观结构的影响，以及如何处理增材制造特有的残余应力问题。 装配优化设计（Design for Assembly, DFA）： 引入模块化设计原则，最小化零件数量，并利用标准化连接件（如卡扣、自定位机构）减少人工装配依赖。 第五章：公差、配合与测量系统的集成 本章是保证产品精度和互换性的基石。它深入讲解了现代计量学原理在工程设计中的应用。 全球标准体系的解析： 详细剖析ISO GPS（几何产品规范）体系，区分尺寸公差、形状与位置公差（GD&T）的概念，并提供复杂的形位公差符号（如轮廓度、坐标系建立）的实际应用案例。 公差链分析与误差传递： 介绍如何使用统计分析方法（如六西格玛）进行公差设计，并利用蒙特卡洛模拟预测最终装配体的性能裕度。 接触与非接触式测量技术： 对比三坐标测量机（CMM）、光学扫描仪、激光跟踪仪等设备的精度、速度与适用场景，指导设计者选择最合适的验证手段。 第六章：计算机辅助工程（CAE）的高级应用 本章侧重于如何利用仿真工具加速迭代，并实现更智能的设计验证。 多物理场耦合仿真： 探讨热-流体-结构（Thermal-Fluid-Structure Interaction, FSI）耦合分析在换热器、电子设备散热设计中的应用。 优化算法的集成： 介绍拓扑优化、形状优化和尺寸优化背后的数学原理，以及如何设置约束条件（如刚度、频率、质量）以获得最佳设计形态。 仿真结果的可视化与报告： 强调如何将复杂的仿真数据转化为决策者易于理解的工程报告，包括应力集中点的识别和失效模式的可视化展示。 --- 第三部分：面向未来的工程实践与管理 本部分关注工程项目如何面向未来发展，特别是在数字化和协同工作方面。 第七章：产品生命周期管理（PLM）与数据主线 本章探讨如何通过数据管理策略支撑复杂产品的全生命周期。 数据结构的建立： 详细介绍物料清单（BOM）的类型（EBOM, MBOM, SBOM）及其相互转换关系。 配置管理与版本控制： 阐述在多学科团队协作中，如何有效管理设计变更请求（ECR）和工程变更通知（ECN），确保所有相关方基于最新、正确的版本工作。 数字孪生的概念构建： 探讨如何将物理资产的实时运行数据回馈到设计模型中，形成闭环优化系统。 第八章：人机工程学与用户体验（UX）的设计融入 优秀的产品不仅要功能强大，更要易于使用和维护。 人体测量学数据的应用： 根据目标用户群体的统计数据，确定操作界面、控制布局、防护罩高度等的人体工程学参数。 可维护性设计（Design for Serviceability）： 规划易于检修的接口、模块化的维修单元，以及易于拆卸和更换的紧固件选择。 安全标准与操作界面： 结合功能安全（Functional Safety）标准，设计清晰的警示标识、紧急停机机制以及直观的控制面板布局。 --- 总结： 本书超越了单一绘图技能的范畴，致力于构建一个完整的、现代化的工程设计知识体系。它要求读者不仅是熟练的技术执行者，更是具有前瞻性思维的系统架构师，能够预见制造的挑战、材料的局限以及产品在整个生命周期中可能面临的工况。通过对结构力学、材料科学、先进制造技术与数字化工具的深度整合，读者将获得设计出更高效、更可靠、更具竞争力的工程产品的能力。

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