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出版者:科学出版

作者:胥宏

出品人:

页数:268

译者:

出版时间:2006-8

价格:25.00元

装帧:平装

isbn号码:9787030168368

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 机械工程
• 工程基础
• 机械原理
• 设计基础
• 机械制图
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• 制造业

《万象之基：材料的魔法与结构的奥秘》 在这纷繁复杂的世界中，一切物质的存在都离不开两种基本的力量：构成它们的材料，以及支撑它们的结构。从微观的原子键合，到宏观的星系旋转，材料与结构的原理无处不在，构筑了我们所感知的一切。本书《万象之基》并非一本关于特定器械如何运作的详尽手册，而是一次对物质世界底层逻辑的深度探索，一次对孕育万物的基本法则的追寻。它将带您穿梭于材料的奇妙王国，理解其内在的属性与多样的形态；它将引领您走进结构的壮丽殿堂，洞察其稳定与变化的玄机。 第一卷：材料的低语——物质的本质与形态 我们身处的这个世界，是由亿万种不同的物质构成的。从坚硬如岩石的矿物，到轻盈如羽毛的纤维；从导电的金属，到绝缘的塑料；从透明的玻璃，到柔软的布料。这些五彩斑斓的材料，各自拥有独特的性格，决定了它们在自然界和人类文明中的角色。 本书的第一卷，将带您深入材料的微观世界，揭示其形态万千的根源。我们将从最基本的原子和分子讲起，理解它们如何通过不同的化学键合方式，形成宏观的晶体结构和非晶体结构。您将了解到，金属为何具有良好的延展性和导电性？陶瓷为何如此坚硬且耐高温？聚合物又为何能够千变万化，满足各种功能需求？ 我们不会止步于理论的讲解。本书将详细剖析各类材料的宏观性能，如强度、硬度、韧性、塑性、弹性、耐磨性、耐腐蚀性、导热性、导电性、介电性等等。您将学习到如何通过实验和理论分析来评估和选择合适的材料，理解在不同环境下，材料会发生怎样的变化。例如，温度的变化对材料性能的影响，应力集中带来的潜在失效风险，以及环境因素（如湿度、腐蚀性介质）对材料寿命的侵蚀。 本书还将着重介绍几种对人类文明发展至关重要的材料家族： 金属及其合金： 从古老的青铜时代到现代的航空航天，金属一直是人类文明的脊梁。我们将探讨不同金属元素（如铁、铝、铜、钛、镍等）的特性，以及它们通过合金化所产生的奇妙变化。您将理解为何钢材比纯铁更坚固，为何铝合金轻而坚韧，为何铜是优良的导电体。我们将触及金属的加工过程，如铸造、锻造、轧制、焊接，以及它们对材料性能的直接影响。 陶瓷及其复合材料： 陶瓷以其高强度、高硬度、耐高温和绝缘性而闻名，在建筑、电子、航空航天等领域扮演着不可或缺的角色。本书将介绍陶瓷的组成、制备工艺以及其独特的脆性特征。同时，我们将深入探讨陶瓷基复合材料，例如碳纤维增强陶瓷，它们如何克服传统陶瓷的脆性，展现出卓越的力学性能。 聚合物及其高分子材料： 塑料、橡胶、纤维等高分子材料的广泛应用，深刻地改变了我们的生活方式。我们将解析高分子链的结构、分子量分布对材料性能的影响，以及不同聚合方式（如加聚、缩聚）如何产生不同特性的聚合物。您将了解热塑性塑料与热固性塑料的区别，弹性体与纤维的力学行为，以及复合材料（如玻璃纤维增强塑料）如何结合了聚合物的易加工性和增强体的优异性能。 天然材料的智慧： 除了人造材料，自然界本身也蕴藏着无数令人惊叹的材料。我们将借鉴木材的纤维结构、骨骼的生物力学设计、蜘蛛丝的超强韧性等，来启发我们对材料设计的新思路。了解这些天然材料的原理，不仅能帮助我们更好地利用它们，更能激发我们创造出更环保、更可持续的新型材料。 第二卷：结构的脉搏——力与形的交响 任何材料，如果不能被有效地组织起来，都无法发挥其最大的潜力。结构，就是材料的组织者，是力量的承载者，是形态的塑造者。从一座巍峨的摩天大楼，到一枚精密的芯片；从一辆疾驰的汽车，到一只展翅的飞鸟，无不体现着精妙绝伦的结构设计。 本书的第二卷，将带您走进结构的宏伟世界，探寻其稳定与变化背后的科学规律。我们将从最基本的受力分析开始，理解各种外力（如拉力、压力、弯矩、扭矩、剪力）如何作用于物体，以及物体内部产生的应力和应变。 您将学习到，如何通过几何形状、材料分布和连接方式的设计，来构建能够承受预期载荷的稳定结构。本书将详细介绍各种基本的结构形式，如梁、柱、桁架、拱、壳、索等，并分析它们各自的受力特点和应用场景。 杆件结构的智慧： 桁架结构以其轻巧而高效的承载能力，在桥梁、屋顶等领域得到了广泛应用。我们将解析杆件在受力时的轴向应力，理解节点连接的重要性，以及如何通过几何布局优化承载能力。 弯曲构件的奥秘： 梁和板是工程中最常见的受力构件。您将学习到如何分析梁在弯矩和剪力作用下的应力分布，理解截面形状对梁的抗弯刚度的影响，以及不同支承方式（如简支、悬臂）对梁受力特性的改变。 曲面结构的宏伟： 拱和壳体结构能够利用材料的压应力特性，实现大跨度的支撑。我们将探讨曲面几何形状如何分散和传递荷载，以及如何通过精密的计算来确保其稳定性和安全性。 连接的艺术： 结构往往由多个构件组成，连接方式的好坏直接影响到整个结构的可靠性。我们将研究螺栓连接、铆接、焊接等不同连接方式的力学原理，以及如何避免应力集中和失效的发生。 此外，本书还将触及结构的动力学行为。当外力不再是静态的，而是随时间变化的（如风荷载、地震荷载），结构的响应也会变得更加复杂。您将了解到振动、共振等现象，以及如何通过结构设计来减小或消除不利的动力学效应。 第三卷：设计与创造的融合——从原理到应用 材料的属性和结构的原理，并非孤立的知识点，它们是相互依存，共同构成设计的基石。本书的第三卷，将引导您将前两卷所学的知识融会贯通，理解如何将理论转化为实际的工程设计。 我们将探讨设计的迭代过程：从概念构思，到方案选择，再到详细设计，最终到原型制造和性能测试。您将学习到如何根据工程需求，权衡材料的成本、性能、可加工性以及结构的效率、稳定性、安全性等多种因素，做出最优的设计决策。 本书还将引入一些现代设计理念和工具： 有限元分析（FEA）： 这种强大的计算工具，能够帮助工程师模拟复杂结构在各种载荷下的应力、应变和变形，极大地提高了设计的效率和精度。 优化设计： 如何在满足性能要求的前提下，最小化材料用量或结构重量？我们将探讨各种优化设计的方法和算法。 可靠性设计： 任何工程设计都必须考虑其可靠性和安全性。我们将深入理解失效模式分析、概率可靠性理论等概念。 可持续性设计： 随着环境意识的提高，材料的可持续性、能源效率以及产品的生命周期评估，已成为设计过程中不可忽视的环节。 《万象之基》并非一本提供现成解决方案的工具书，它更像是一扇窗，引领您窥见物质世界和工程设计的宏大图景。它旨在培养您的洞察力，让您能够从本质上理解材料的特性和结构的规律，从而在面对各种工程问题时，能够运用科学的思维方式，找到创新而有效的解决方案。阅读本书，您将不再仅仅看到一个物体，而是能够理解构成它的材料是如何被选择的，它是如何被组织成这样的结构的，以及这一切又是如何服务于其功能的。这是一种超越表象的理解，是一种对世界根本运作方式的认识，也是通往创造无限可能的大门。

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从装帧和印刷质量来看，这本书的成本控制做得相当粗糙。纸张薄得几乎可以看到背面的文字，尤其是在一些墨水较深的图表处，透印现象非常严重，严重影响了阅读时的专注度。更令人不解的是，书中的术语使用标准似乎也未经严格统一。同一个概念，在不同章节中会突然冒出一些不常见的、甚至可以说是错误的简称或符号，这对于需要建立严谨符号体系的工程学科来说，是绝对不可容忍的疏忽。我不得不花费额外的精力去甄别哪些是标准用法，哪些是作者的个人习惯。一本严肃的技术书籍，在最基本的物理呈现和专业规范上都存在如此多瑕疵，这让我对它所承载的知识内容的权威性产生了深刻的怀疑。

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这本书的习题设计是纯粹的“填鸭式”重复劳动，缺乏对创新思维和实际问题解决能力的培养。绝大多数题目都只是对课本例题的简单数值替换，没有一道真正涉及到需要综合运用多个知识点去分析一个复杂系统的开放性问题。我做完一章的习题后，除了确认自己会代公式外，并没有感受到自己对“设计”这个行为有了更深层次的理解。机械设计的基础绝不应该只是机械地套用公式，它更关乎于在约束条件下进行最优选择的能力。遗憾的是，这本书完全忽视了这一点，它提供的练习更像是对计算器使用熟练度的测试，而非对未来工程师思维训练的铺垫。这种僵化的练习模式，让学习过程变得枯燥乏味，也无法激发我对专业的热情。

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我对这本书的理论深度感到非常失望，它仿佛停留在上个世纪的工程学水平，对于现代制造技术和材料科学的最新进展几乎是避而不谈。翻开关于连接件的部分，里面还在大篇幅地讨论那些早已被更先进的连接方式所取代的技术，对于复合材料、增材制造（3D打印）在机械设计中的应用只是一笔带过，仿佛这些创新从未发生过。一个号称“基础”的教材，理应为我们构建一个面向未来的知识框架，而不是将我们锁死在过时的技术路径上。我期待看到的是如何利用有限元分析（FEA）软件进行更精细的优化，而不是仅仅依靠手算的经验公式。这种滞后的内容，使得我在尝试将书本知识与目前行业主流软件结合时，总感觉格格不入，迫使我不得不大量依赖网上的补充资料，这本教材的价值因此大打折扣。

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这本书的编排逻辑简直是混乱的代名词，阅读体验极其破碎。作者似乎将不同的知识点随意地拼凑在一起，缺乏一个清晰、循序渐进的叙述脉络。比如，在介绍完基本概念后，紧接着就抛出了一个需要高阶知识才能理解的复杂案例，而相关的理论基础却被安排在了整本书的最后几章。这使得初学者在尝试理解关键概念时，总是在前后章节之间来回翻找，阅读节奏被打乱，理解的连贯性完全丧失。我感觉自己像是在走迷宫，而不是在系统地学习一门学科。如果一个学科的入门书籍都不能提供一个流畅的认知路径，那么它就完全失去了作为基础教材的资格。这种低效的组织方式，极大地拖慢了我对这门课程的掌握速度。

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这本书的插图质量简直是灾难性的，看着那些模糊不清、比例失调的机械零件图，我感觉自己像是在解一个没有说明书的谜题。特别是关于应力分析那一章，图示的简化程度已经到了误导的地步，教授们在课堂上强调的那些细节，在书里被草草带过，留下的只有一堆难以理解的公式堆砌。我花了比平时多一倍的时间去尝试从这些“艺术品”中解读出设计意图，结果往往是徒劳无功。如果设计者对视觉传达有如此轻忽的态度，那么我们这些初学者如何能建立起对精密机械的正确认知呢？我真希望出版商能意识到，一本技术类教材的图解部分，其重要性不亚于文字本身。这不仅仅是影响阅读体验的问题，更是直接关系到我们未来工程实践的准确性，我可不 Eso 愿意带着一脑子模糊的图像去操作实际设备。

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