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出版者:冶金工业出版社

作者:陈立周

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2005-3

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787502436360

丛书系列:

图书标签:

• 材料学
• 工科必读
• 机械设计
• 优化设计
• 机械工程
• 算法
• 数学模型
• 工程应用
• 计算机辅助设计
• 结构优化
• 参数优化
• 可靠性设计

精密工程与先进制造技术 书籍简介 本书聚焦于现代制造业皇冠上的明珠——精密工程领域的前沿理论与实用技术。我们深入探讨了如何通过跨学科的知识融合，实现对传统制造过程的革命性优化，确保产品在微观尺度上达到极致的精度与可靠性。 本书结构清晰，内容覆盖面广，旨在为从事高端装备制造、微纳器件加工、先进材料成型等领域的工程师、科研人员和高年级本科生提供一套系统化、实践性强的参考手册。 --- 第一部分：精密测量的基础与前沿 第一章：误差理论的深化与校准标准 本章从统计学角度出发，重新审视了计量学中的不确定度评估体系。我们详细阐述了贝叶斯方法在复杂系统误差源分离中的应用，并引入了“过程依赖型误差”的概念，用以描述在动态制造环境下，测量系统与被测对象间的相互影响。内容包括新型误差补偿模型（如基于神经网络的非线性漂移校正）的建立与验证流程。 第二章：光学与非接触式测量技术 重点介绍超衍射极限成像技术在微观形貌分析中的应用。我们将详细解析相干成像技术（如数字全息显微镜）在获取三维形貌数据时的相位解调难题与解决方案。此外，对激光干涉测量中的环境扰动抑制策略进行了深入剖析，特别关注了利用主动光学元件进行实时波前校正的技术。 第三章：纳米计量学与原子力显微镜（AFM）的高级应用 本章深入探讨了AFM在定量力学性能表征方面的潜力。内容涵盖了力曲线的精确解析、接触角测量的新方法论，以及如何通过扫描探针显微镜（SPM）阵列实现高通量材料表面特性分析。对于扫描隧道显微镜（STM），我们侧重于其在单分子尺度电学性质测定中的前沿应用。 --- 第二部分：超精密加工的物理机制与控制 第四章：微纳加工的材料去除理论 本部分着重于理解亚微米甚至纳米尺度下的材料去除行为。我们超越传统的宏观切削模型，探讨了单颗粒切削、化学机械抛光（CMP）中的表面化学反应动力学。针对脆性材料的超精密加工，详细阐述了微裂纹萌生与扩展的耦合模型，为优化进给率和主轴转速提供了理论指导。 第五章：特种加工方法的高精度控制 详细介绍了电火花加工（EDM）和激光加工中脉冲电源的精密时序控制技术，以实现对热影响区（HAZ）的最小化。针对电化学加工（ECM），重点分析了电解液流场对加工表面粗糙度的影响，并引入了基于计算流体力学（CFD）的优化设计方法。 第六章：超精密磨削与抛光技术 本章聚焦于高精度表面完整性控制。对新型磨粒材料（如金刚石纳米晶体）的磨损机理进行了研究。在抛光方面，深入探讨了磁流变抛光（MRF）中流体粘滞力与磁场强度的精确耦合控制，以实现对非球面光学元件的快速、低损伤成型。 --- 第三部分：精密系统的设计、制造与误差流追踪 第七章：精密机械结构的热-力-声耦合分析 精密设备对环境敏感性极高。本章采用多场耦合有限元分析（FEA）方法，对机床主轴、导轨系统的热膨胀、振动响应和结构刚度进行了协同优化。内容涵盖了如何利用主动隔振系统和温控系统，将环境扰动对加工精度的影响控制在皮米级别。 第八章：直线驱动与高精度运动平台 本部分深入探讨了直线电机和音圈电机在精密定位中的优势。重点分析了伺服控制系统中，如何有效补偿磁滞、齿槽效应和负载变化引起的误差。此外，介绍了基于激光干涉仪的闭环补偿技术，以确保亚微米级的重复定位精度和速度的平滑性。 第九章：制造过程中的误差流分析与溯源 这是连接设计、制造和测量的关键章节。本书引入“误差流向图”（Error Flow Mapping, EFM）的概念，用于系统地追踪从原材料到最终产品装配过程中，各个工序引入的误差如何累积和传递。我们将介绍基于数字孪生（Digital Twin）技术的实时误差监测与预测框架，实现对潜在缺陷的早期干预。 --- 第四章：先进功能性与微系统集成 第十章：微机电系统（MEMS）的精密制造 针对传感器、执行器和微流控芯片的制造挑战，本章详细阐述了深反应离子刻蚀（DRIE）的侧壁控制技术，以及薄膜沉积（如PVD, CVD）过程中的厚度和均匀性控制策略。特别关注了异质材料的键合技术，以实现复杂微系统的集成。 第十一章：高精度装配与连接技术 精密组件的最终性能往往取决于装配质量。本章讨论了在无尘环境下，如何利用机器视觉引导的机器人进行亚微米级的抓取与定位。内容还包括超声波焊接、激光束流的精确聚焦与能量控制，以及热压键合过程中的应力释放与界面质量控制。 第十二章：面向极端环境的精密器件可靠性 面向航空航天、深海探测等极端工况，本章探讨了精密光学元件和电子封装在高温、高湿、高辐射环境下的失效模式。我们提出了加速寿命试验设计（ALT）方法，并结合先进的无损检测（NDT）技术，对关键连接点的结构完整性进行评估。 --- 结语：面向工业4.0的精密制造未来 本书总结了数据驱动的智能制造模式将如何重塑精密工程的未来。通过对大数据、人工智能和实时反馈控制的深度融合，未来的精密制造将不再是简单的“精度堆叠”，而是“智能优化”，实现从设计到制造的全生命周期质量保障。 附录： 常用精密机械参数手册、高精度测量设备维护指南。

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我拿到这本书的时候，就觉得封面设计很有意思，那种严谨中带着一点创新感。翻开目录，我原本期待的应该是那些闪烁着数学光芒的算法描述，比如各种收敛性证明，或者详细的算法伪代码。我还曾幻想过，书中可能会穿插一些图表，直观地展示不同优化算法在解决同一问题时的效率对比，或者一些关于全局优化和局部优化的深入探讨。我特别希望能看到一些关于如何选择最优算法的指导，因为在实际问题中，算法的选择往往是决定优化效果的关键。此外，对于某些复杂的优化问题，比如非光滑、不连续的函数优化，我希望这本书能提供一些有效的处理手段。我也设想过，书中可能会涉及一些关于优化算法的并行计算或者分布式计算的介绍，毕竟在处理大规模问题时，这些技术是不可或缺的。总而言之，我期待的是一本能够让我深入理解和掌握各种优化算法精髓的书籍，能够让我站在巨人的肩膀上，更上一层楼。

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这本书，嗯，怎么说呢？我当初买的时候，是抱着能学到点“硬核”技术的心态去的。你知道，就是那种能直接解决实际工程问题的，不是那种空泛理论。我本来是想着，这本书应该会涉及一些比如有限元分析在优化设计中的具体应用，或者一些高级的数值优化算法，像遗传算法、粒子群算法这些，是不是能有个详细的讲解，包括它们的数学原理、实现步骤，甚至一些代码示例。我尤其期待能看到一些具体的案例分析，比如针对某个机械零件，如何运用这些方法来优化其结构、减轻重量、提高强度，或者降低成本。我平时做设计的时候，经常会遇到一些瓶颈，感觉很多时候都是靠经验来摸索，效率不高，也达不到最优。所以，我特别希望这本书能提供一套系统性的方法论，能够指导我如何科学地、高效地进行机械优化设计，最终提升我的专业技能和工作效率。我甚至设想过，这本书可能会包含一些关于多目标优化、鲁棒性设计等方面的内容，因为在实际工程中，往往不是只有一个优化目标，而是多个目标需要兼顾。总而言之，我购买这本书的初衷，是为了获得一种能够切实增强我在机械设计领域解决复杂问题能力的“武功秘籍”。

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老实说，这本书给我的感觉，更像是一扇通往更广阔机械工程领域的大门，而不是一本我期望中那种“点石成金”的技术手册。我原本以为它会深入探讨各种具体的优化算法，比如如何求解复杂的非线性方程组，或者如何高效地进行灵敏度分析，甚至可能还会涉及到一些与CAD/CAE软件的接口和集成。然而，读下来之后，我发现它更多的是在介绍机械优化设计的一些基本概念、发展历程，以及一些宏观层面的思路和方法。比如，它可能会讲到“从工程问题出发，建立数学模型，然后选择合适的优化方法，最后进行设计迭代”这样一个流程。虽然这些内容对于初学者来说非常有价值，能够帮助他们建立起对这个领域的整体认识，但是对于像我这样有一定实践经验的人来说，就显得有些“隔靴搔痒”了。我更希望能够看到更具体、更深入的技术细节，能够让我立刻运用到我的工作中去。这本书更像是在“授人以渔”的前期阶段，提供了理论基础和方向指引，但具体的“渔”的技巧，还需要我再去其他地方寻找。

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这本书，我拿到手之后，首先关注的是它在实际工程应用方面的深度。我原本设想，它应该会详细介绍如何将优化设计方法应用于具体的机械部件，例如齿轮、轴承、连杆等，提供一些具体的参数化建模和优化流程。我希望能够看到书中包含不同材料、不同载荷条件下的优化案例，并详细分析优化后的结果，比如应力分布、变形情况、质量变化等。我特别期待的是，书中能够给出一些关于如何处理实际工程中常见的约束条件，例如制造精度、装配要求、成本限制等方面的指导。我还设想过，这本书可能会探讨一些与仿生学、拓扑优化相关的最新进展，这些都是非常前沿的领域，如果能有介绍，那将是非常令人兴奋的。总的来说，我希望这本书能是一本实用的“工具书”，能够直接指导我的工程实践，帮助我解决实际设计中遇到的难题。

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这本书，我最看重的部分是其理论的深度和方法的严谨性。我当时买这本书，是希望能够对机械优化设计的数学基础有一个更加深刻的理解。我期待书中能够详细阐述各种优化算法的数学原理，比如拉格朗日乘子法、KKT条件，以及梯度下降、牛顿法等基础算法的推导过程。我希望能够看到关于收敛性分析的深入讨论，了解不同算法的优缺点以及适用范围。此外，对于一些高级的优化方法，例如序列二次规划法、内点法等，我也希望能有详尽的介绍，包括它们的算法流程和数学推导。我还设想过，书中可能会涉及到一些关于不确定性优化，比如随机优化、鲁棒优化等内容，这些都是在实际工程中非常重要但又相对复杂的课题。总而言之，我希望这本书能够成为我深入研究和掌握机械优化设计理论的坚实基础。

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