机械优化设计

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出版者:中国矿业大学出版社
作者:王正为
出品人:
页数:122
译者:
出版时间:1995-10
价格:8.80元
装帧:平装
isbn号码:9787810404259
丛书系列:
图书标签:
  • 机械设计
  • 优化设计
  • 机械工程
  • 工程技术
  • 数学建模
  • 算法
  • 有限元
  • 结构优化
  • 智能优化
  • CAD/CAM
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具体描述

内容提要

本书主要介绍了优化设计的基本原理、机械工程中常用的优化方法和实用的求

解技术。全书分三大部分:第一、二章介绍优化设计的基本概念,建立优化设计有关的

数学预备知识;第三到第九章介绍一维和多维问题、无约束和约束问题的机械工程设

计中常用的15种典型优化方法的原理、求解方法和特点;从实用角度系统地介绍多

目标优化问题、离散变量优化问题的求解技术与方法;第十章介绍机械优化设计范

畴,讨论工程优化的建模和求解等具体问题,并列举了有代表性的机械优化设计的实

例。本书还有配套的《机械优化设计软件MODSB》供读者学习时练习和实际工程设

计应用。

特别是本书结合优化技术的新发展,介绍了一些工程优化中迫切需要的和具有

实用价值的新方法。

本书是高等工科机械专业教材,除可供机械专业大学本科生和研究生使用外,还

可供有关专业的教师、学生以及机械工程技术人员学习和参考。

《结构静力学与动力学》 本书旨在为读者提供扎实的结构力学基础知识,深入探讨工程结构在静态和动态载荷作用下的响应。我们将从基本概念入手,逐步深入到复杂的分析方法和应用。 第一部分:结构静力学 本部分将系统介绍工程结构在恒定载荷作用下的行为。 第一章:绪论与基本概念 我们将首先定义什么是工程结构,以及力学在结构设计中的核心地位。 介绍力的概念,包括集中力、分布力和力偶,以及力的传递性。 详细阐述应力(正应力、剪应力)和应变(轴向应变、剪应变)的基本定义和物理意义,以及它们之间的关系——本构关系。 介绍弹性模量、泊松比、剪切弹性模量等材料力学参数,并讨论材料的弹性、塑性和断裂行为。 引入应力状态和应变状态的概念,以及它们的张量表示。 第二章:轴向载荷作用下的杆件分析 深入分析承受轴向拉伸或压缩载荷的杆件。 推导轴向应力、轴向应变和轴向位移的公式。 讨论静不定问题,介绍超静定结构的概念和求解方法(例如,虚功原理或能量方法)。 分析温度变化对杆件产生的应力和变形。 介绍杆件的屈服和断裂准则。 第三章:梁的弯曲 这是结构力学中最重要和最复杂的章节之一。我们将详细研究梁在横向载荷作用下的弯曲行为。 介绍弯矩和剪力的概念,以及它们在梁内的分布规律(弯矩图和剪力图)。 推导横截面上的正应力(正应力)和剪应力(剪应力)公式,重点关注中性轴和惯性矩的概念。 分析不同支承条件(简支梁、悬臂梁、固定梁)和不同载荷(均布载荷、集中力、力偶)下的弯曲变形。 介绍挠度曲线方程,并讲解如何求解梁的挠度和转角。 讨论材料的弯曲强度校核。 第四章:扭转 本章将分析轴类构件在扭矩作用下的行为。 介绍扭矩和剪应力在圆形截面轴内的分布。 推导轴的扭转角公式,并引入扭转刚度和极惯性矩的概念。 分析不同载荷和材料的扭转强度和刚度计算。 讨论非圆形截面轴的扭转问题。 第五章:平面应力与平面应变 我们将探讨二维应力状态的分析方法。 介绍平面应力状态和平面应变状态的概念,以及它们之间的联系。 使用莫尔圆(Mohr's Circle)来可视化和分析任意截面上的应力状态,包括主应力(principal stresses)和最大剪应力(maximum shear stresses)。 推导应力变换公式。 介绍应变莫尔圆和应变变换。 第六章:薄壁容器 本章将研究承受内压或外压作用的薄壁圆筒和球壳。 推导薄壁容器内的环向应力(circumferential stress)和纵向应力(longitudinal stress),以及球壳内的均布应力。 分析薄壁容器的强度和变形。 第七章:结构稳定性 我们将引入结构稳定性(structural stability)的概念,尤其关注细长柱体的失稳(buckling)。 介绍欧拉(Euler)临界力公式,以及其适用条件。 讨论不同边界条件(固定、铰支、自由)对临界力的影响。 介绍塑性屈曲和残余应力对柱子稳定性的影响。 第二部分:结构动力学 本部分将转向分析结构在随时间变化的载荷下的行为。 第八章:单自由度系统振动 我们将从最简单的振动系统——单自由度系统(Single Degree of Freedom, SDOF)开始。 建立运动方程(振动方程),介绍质量、刚度和阻尼的概念。 分析自由振动(free vibration)的特性,包括固有频率(natural frequency)和阻尼比(damping ratio)。 推导阻尼振动的求解方法,包括欠阻尼、临界阻尼和过阻尼。 分析强迫振动(forced vibration),包括简谐激励和非简谐激励。 介绍共振(resonance)现象及其危害,以及频率响应函数。 第九章:多自由度系统振动 本章将扩展到多自由度系统(Multiple Degrees of Freedom, MDOF)的振动分析。 介绍质量矩阵(mass matrix)、刚度矩阵(stiffness matrix)和阻尼矩阵(damping matrix)。 建立系统的运动方程,讨论模态分析(modal analysis)的基本原理。 求解振动的固有频率和振型(mode shapes)。 介绍振动耦合的概念。 第十章:连续系统的振动 我们将进一步探讨梁、板等连续体结构的振动。 介绍振动的偏微分方程(partial differential equation)。 讨论求解这些方程的方法,例如分离变量法(separation of variables method)和级数解法。 分析梁和板的固有频率和振型。 第十一章:振动控制与减振 本章将介绍工程实践中常用的振动控制和减振技术。 讨论阻尼器的类型和应用(粘滞阻尼、摩擦阻尼、粘弹性阻尼)。 介绍隔振(vibration isolation)原理和方法。 讨论动力吸振器(dynamic vibration absorber)的工作原理和设计。 第十二章:工程应用实例 我们将通过具体的工程案例,来展示结构静力学和动力学在实际工程设计中的应用。 例如:桥梁的静载和风载分析、建筑物的地震响应分析、机械设备的振动分析与控制、航空航天结构的设计等。 介绍有限元方法(Finite Element Method, FEM)在结构力学分析中的重要性及其基本思想。 本书的编写风格力求严谨,逻辑清晰,理论与实际相结合,并通过丰富的例题和习题,帮助读者掌握结构力学分析的核心技能,为进一步学习更高级的结构分析和设计打下坚实的基础。

作者简介

目录信息

目录
绪论
第一章 优化设计总论
第一节 优化设计问题举例
第二节 优化设计的数学模型
第三节 优化设计的几何描述
第四节 优化设计的求解
思考题与习题
第二章 数学基础
第一节 二次函数与矩阵正定性
第二节 方向导数与梯度
第三节 泰勒展开式与海色矩阵
第四节 共轭方向
第五节 无约束极值条件
第六节 凸函数与凸规划
第七节 约束极值条件
思考题与习题
第三章 一维搜索
第一节 牛顿法
第二节 进退法
第三节 黄金分割法(0618法)
第四节 抛物线法
第五节 一维搜索综述
思考题与习题
第四章 无约束优化的间接方法
第一节 最速下降法
第二节 牛顿法
第三节 共轭梯度法
第四节 变尺度法
思考题与习题
第五章 无约束优化的直接方法
第一节 坐标轮换法
第二节 鲍威尔法
第三节 单纯形法
第四节 无约束优化方法综述
思考题与习题
第六章 约束优化的间接方法
第一节 外部惩罚函数法(外点法)
第二节 内部惩罚函数法(内点法)
第三节 其它惩罚函数法
第四节 增广乘子法
思考题与习题
第七章 约束优化的直接方法
第一节 网格法
第二节 随机方向法
第三节 复合形法
第四节 约束优化方法综述
思考题与习题
第八章 多目标问题的优化
第一节 概述
第二节 统一目标法
第三节 权因子的确定
第四节 协调曲线法
第五节 其它多目标优化方法
思考题与习题
第九章 混合离散变量问题的优化
第一节 数学模型和几个基本概念
第二节 混合离散变量优化方法概述
第三节 离散变量的复合形法
第四节 混合离散变量直接搜索法简介
思考题与习题
第十章 优化技术应用
第一节 优化数学模型的改善
第二节 优化程序的选用和编制
第三节 优化结果分析
第四节 优化技术在机械中的应用
思考题与习题
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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拿到这本书的时候,我第一眼就被它厚重的篇幅和密集的文字吓到了。我的工作日常已经非常忙碌,能够抽出时间阅读一本书,对我来说是一件很奢侈的事情。所以,我希望这本书的内容能够精炼、有价值,能够让我事半功倍。我不太喜欢那种冗长、重复、或者充斥着大量“废话”的书。我希望书中能够直击核心,用最简洁、最有效的方式传达知识。例如,如果书中能够提炼出一些核心的设计原则,或者是一些关键的优化步骤,并且通过清晰的逻辑结构来呈现,我会觉得这本书非常有价值。我不希望花大量的时间去阅读那些我可能不需要知道的背景知识,或者是一些过于偏门的、与我实际工作关联不大的内容。我更希望它能成为一本“工具书”,在我需要的时候,能够快速找到我想要的信息,并且这些信息能够直接帮助我解决问题。

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我一直对如何让事物变得更“聪明”或者更“高效”充满好奇。机械设计中的“优化”听起来就很有意思,它似乎是在追求一种极致的完美。我设想这本书里会讲述很多关于如何通过分析、计算,让机械部件在满足基本功能的前提下,做到体积更小、重量更轻、能耗更低、寿命更长等等。我脑子里会想象一些非常具体的场景,比如汽车发动机如何才能更省油,机器人手臂如何才能更精准快速地运动,或者是一些工业设备如何才能运行得更稳定可靠。我希望能看到书中能提供一些具体的案例,展示这些优化是如何实现的,比如是通过改变形状、调整材料、或者引入一些智能控制系统。我非常喜欢那种能够看到“前后对比”的书,就是优化前和优化后的设计有哪些不同,以及这些不同带来了哪些显著的效益。这种具象化的描述,对我理解和学习非常有帮助。

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我之前接触过一些关于产品开发和工程设计方面的书籍,它们通常会侧重于介绍一些成熟的设计方法或者特定领域的应用。这本书的书名让我觉得它可能更偏向于理论层面,或者是一些比较前沿的、需要高度专业知识才能理解的内容。我担心它会是一本“闭门造车”的书,更多地是在探讨一些学术性的问题,而不是能指导我实际操作的。例如,我希望看到的是如何根据具体需求,选择合适的优化算法,或者如何评估不同设计方案的优劣,以及如何通过迭代来改进设计。如果书中充斥着大量的数学模型和仿真分析,而缺乏实际的工程案例和步骤指导,那对我来说就有点鸡肋了。我更倾向于那些能够帮助我提升解决实际工程问题的能力的书籍,能够给我一些切实可行的思路和方法,而不是仅仅停留在概念层面。毕竟,设计最终是要落地应用的,理论再好,脱离实际也显得苍白。

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我对这本书的期望是它能帮助我突破思维定势,看到机械设计中新的可能性。我总觉得我们目前的很多设计,虽然能用,但可能不是最经济、最高效的。书中如果能介绍一些全新的设计理念、方法论,或者是一些颠覆性的技术,我会非常感兴趣。比如说,是不是有什么新的材料,或者新的制造工艺,能够让我们的设计在性能上有一个质的飞跃?或者,有没有什么工具,可以帮助我们更系统地分析现有设计的不足,然后找到最优的解决方案?我一直觉得,很多时候我们设计的瓶颈在于我们固有的思维模式,我们习惯于按部就班,而不是去探索那些“不可能”的边界。我希望这本书能像一盏灯,照亮那些我以前从未想过的设计路径,让我能够用一种更科学、更系统的方式去思考问题,从而做出更具创新性和竞争力的产品。

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这本书我买回来已经一段时间了,一直想找个时间好好翻翻,但说实话,打开第一页的时候,我脑子里就有点犯怵。我本来对机械设计这块也不是特别精通,加上书名里的“优化”两个字,就感觉里面会有很多公式推导、理论分析,甚至可能还有一些我不熟悉的数学工具。我担心自己看了开头就跟不上,然后就被一堆专业术语淹没了,最后只能把书束之高阁。我尤其害怕那种上来就讲一大堆抽象概念,然后用复杂的图表来解释,我需要那种能让我循序渐进,一点点理解问题的书。我希望作者能考虑到我这样的读者,从最基础的原理讲起,用通俗易懂的语言,最好能结合一些实际的案例,让我知道这些优化设计究竟能解决什么实际问题。我并不奢望立刻成为专家,但至少希望看完之后,能对这个领域有个大致的了解,知道它大概是怎么回事,以及它的重要性。我非常重视内容是否贴合实际应用,而不是纯粹的理论堆砌。

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