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出版者:北京大学出版社

作者:CAD前沿中工作室

出品人:

页数:342

译者:

出版时间:2000-12

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787900629937

丛书系列:

图书标签:

• Pro/ENGINEER
• ProE
• 机械设计
• CAD
• 教程
• 范例
• 2000i2
• 软件
• 工程图
• 三维建模

《机械设计与制造前沿技术深度解析》 一、本书定位与核心价值 本书并非面向特定软件版本的操作指南，而是聚焦于现代机械设计与先进制造领域最前沿、跨越具体软件代际的技术原理、设计哲学以及工程实践方法论。我们深知，优秀的工程师应具备超越工具局限的思维框架。因此，《机械设计与制造前沿技术深度解析》旨在为读者提供一个宏大、系统且富有前瞻性的知识体系，帮助工程师在面对未来技术变革时，能够迅速掌握核心要义并进行有效迁移。 二、内容结构与深度剖析 本书内容共分为五大部分，每一部分都围绕提升复杂工程问题的解决能力和优化产品全生命周期价值展开。 第一部分：面向未来的设计理论与方法论 本部分摒弃了传统基于绘图的思维定式，转而深入探讨现代设计流程的底层逻辑。 1. 拓扑优化与轻量化设计： 详细阐述基于有限元分析（FEA）的增量式优化算法，包括静力学、模态分析在拓扑优化中的应用。重点分析如何设定合理的约束条件、载荷工况，并对比传统迭代设计与生成式设计（Generative Design）的效率差异。 2. 多物理场耦合分析基础（Multi-Physics）： 探讨热-力耦合、流体-结构相互作用（FSI）在关键工程问题中的建模方法。例如，在精密仪器设计中，如何通过耦合分析精确预测热形变对装配精度的影响。 3. 可靠性驱动设计（Reliability-Based Design）： 引入可靠度指标的概念，讲解如何将概率设计方法融入概念设计阶段，以量化和管理设计风险，而非仅仅依赖于经验安全系数。 第二部分：增材制造（AM）的工艺集成与后处理 随着增材制造技术的成熟，设计与制造的边界日益模糊。本部分专注于如何“为制造而设计”（Design for Additive Manufacturing, DfAM）。 1. 金属增材制造的微观结构控制： 深入分析激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中粉末的熔化池动力学、晶粒生长机制及其对宏观力学性能（如疲劳强度）的影响。 2. 结构支撑设计与移除策略： 探讨自动支撑生成算法的局限性，教授如何根据热应力分布和后处理难度，手动设计可拆卸或可利用的“功能性支撑结构”。 3. 缺陷表征与无损检测（NDT）： 介绍X射线CT扫描在识别增材制造内部孔隙率、未熔合缺陷中的应用，以及如何将缺陷数据反馈至设计参数的调整中。 第三部分：智能制造环境下的数据驱动工程 本部分着眼于工业4.0的核心——数据如何转化为工程洞察力。 1. 传感器集成与数字孪生（Digital Twin）： 探讨如何通过嵌入式传感器实时采集运行数据，建立与物理实体同步更新的虚拟模型。重点讨论状态监测（Condition Monitoring）算法，如振动信号处理在早期故障诊断中的应用。 2. 过程参数的自适应控制： 分析使用机器学习模型对数控加工（CNC）或增材制造过程中的关键参数（如切削力、激光功率）进行实时反馈和微调的策略，以确保产品一致性。 3. 产品生命周期管理（PLM）的演进： 讨论如何利用云端平台实现跨部门、跨地域的设计数据、仿真结果、检验报告的统一管理和版本控制，强调数据模型（MBD）的重要性。 第四部分：先进材料科学与结构行为 设计能力的上限往往受限于材料的性能。本部分将材料科学的前沿进展与工程应用紧密结合。 1. 复合材料的层合板设计与失效分析： 深入讲解层合板的铺层角度对刚度和抗冲击性能的影响，并介绍经典失效准则（如Tsai-Wu准则）在预测复合材料疲劳寿命中的应用。 2. 高熵合金（HEA）与增材制造的结合： 探讨这类新型合金在极端温度和高应力环境下的潜力，以及如何利用增材制造工艺克服传统冶金学在加工复杂高熵合金时的难题。 3. 表面工程技术优化： 区别介绍物理气相沉积（PVD）和等离子喷涂（APS）在提高零件耐磨性、抗腐蚀性方面的技术细节和适用场景。 第五部分：复杂装配与运动学仿真 本部分聚焦于系统集成和动态性能验证。 1. 机制设计与运动学逆解： 讲解复杂机械结构（如多自由度并联机构）的设计约束和运动学求解方法，重点在于如何优化机构的轨迹规划和工作空间。 2. 接触分析与磨损预测： 深入探讨非线性接触问题（如齿轮啮合、轴承接触）的数值模拟技巧，特别是如何结合摩擦学模型来预测关键接触面的寿命。 3. 人机工程学集成： 强调在设计初期就将操作者的人体尺寸、操作习惯纳入仿真环境，确保最终产品的易用性和安全性。 三、目标读者 本书适合具备一定机械设计基础知识，希望向高级工程师、研发主管或技术顾问方向发展的专业人士。特别推荐给从事航空航天、汽车工业、精密仪器、高端装备制造等领域，对新技术采纳持积极态度的工程师和技术研究人员。它提供的不是“做什么”的步骤，而是“为什么这样做”的深层原理。

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