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出版者:第3版 (2006年6月1日)

作者:詹姆斯·D·霍尔德曼 (James D.Halderman)

出品人:

页数:159 页

译者:刘存友

出版时间:2006-6

价格:19.5

装帧:平装

isbn号码:9787504554444

丛书系列:

图书标签:

• 汽车尾气
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机械设计与制造技术前沿探索 本书聚焦于现代制造业的核心领域——机械设计与先进制造技术的最新发展与实践应用。本书旨在为工程技术人员、科研工作者以及相关专业的高年级本科生和研究生提供一个全面、深入且具有前瞻性的技术参考与学习指南。 本书并非仅仅是对传统机械原理的复述，而是将目光投向了数字化、智能化和绿色化浪潮下，机械工业所经历的深刻变革。我们致力于解析如何将前沿的计算科学、材料科学与精密工程相结合，以应对当前工业升级的迫切需求。 第一部分：数字化设计与仿真优化 本部分详细阐述了现代机械产品开发流程中数字化工具的应用，强调了从概念设计到详细工程化的全生命周期管理。 第一章：计算机辅助工程（CAE）的深度应用 本章深入探讨了有限元分析（FEA）和计算流体力学（CFD）在复杂结构分析中的最新进展。内容涵盖了非线性材料模型（如超弹性、塑性变形）的处理技术、接触与摩擦界面的精确建模，以及如何利用高精度网格划分技术提升仿真结果的可靠性。特别关注了如何将多物理场耦合分析（如热-力耦合、电磁-结构耦合）集成到日常设计决策中，以优化产品的性能和寿命。我们不仅讨论了软件操作，更侧重于如何根据工程背景正确地设定边界条件和材料参数，避免“垃圾输入导致垃圾输出”的问题。 第二章：拓扑优化与增材制造（AM）设计规范 本章聚焦于如何利用拓扑优化算法生成满足特定载荷、约束和制造约束的最优结构。内容覆盖了密度法、水平集法等主流优化方法的数学基础和工程实现。同时，本书详细分析了增材制造（如SLM、EBM）对传统设计范式的颠覆性影响。重点阐述了针对AM工艺的特殊设计考量，包括残余应力控制、支撑结构优化、各向异性材料行为预测，以及如何设计出拓扑优化生成的复杂晶格结构。 第三章：参数化建模与设计自动化 本章探讨了如何构建高效、可重用的参数化设计模型库。内容涵盖了基于特征的建模技术、参数化约束的构建逻辑，以及利用脚本语言（如Python）实现设计变量的自动驱动与批量生成。我们展示了如何结合实验设计（DoE）方法，系统地探索设计空间，从而快速收敛到最优设计参数组合。 第二部分：先进材料与结构完整性 本部分关注支撑高性能机械系统的材料选择、性能评估以及长期服役可靠性。 第四章：高性能结构材料的选型与改性 本书详细介绍了航空航天、高端装备制造中使用的先进金属合金（如高熵合金、梯度材料）和高性能复合材料（如碳纤维增强环氧树脂、陶瓷基复合材料）。内容深入到微观结构对宏观力学性能的影响机制，并探讨了表面工程技术（如PVD、渗碳、激光熔覆）在提升材料耐磨损、抗腐蚀性能方面的最新成就。 第五章：疲劳、断裂与寿命预测 本章是关于结构可靠性分析的核心章节。它系统地阐述了从宏观到微观尺度的疲劳损伤演化模型，包括低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）的本构关系。重点讲解了基于断裂韧性的裂纹扩展速率预测、损伤容限设计原则，以及如何应用概率方法（如Weibull分析）对结构的随机失效风险进行量化评估。 第六章：智能传感与结构健康监测（SHM）基础 本章探讨了如何利用嵌入式传感技术实时获取机械结构的运行状态信息。内容涵盖了压电传感器（PZT）、光纤布拉格光栅（FBG）等传感器的原理及其在应力、振动、温度监测中的应用。重点在于如何处理海量传感器数据，利用模式识别和机器学习方法对早期损伤（如微小裂纹、松动连接）进行准确、可靠的识别与定位。 第三部分：精密制造与过程控制 本部分深入研究了实现高精度、高效率制造的技术手段和质量控制体系。 第七章：超精密加工技术 本章聚焦于对表面质量和尺寸精度要求极高的制造过程。详细介绍了金刚石车削、离子束抛光、磁流变抛光等先进的超精密表面加工方法。重点分析了影响加工精度的热误差、刀具磨损和机床刚度等因素，并提出了补偿策略，以实现纳米级乃至亚纳米级的表面粗糙度控制。 第八章：柔性制造系统与工业物联网（IIoT） 本部分探讨了如何构建高度互联、自适应的制造环境。内容涵盖了先进数控（CNC）系统的架构、多轴联动控制算法的优化，以及制造执行系统（MES）与企业资源计划（ERP）的深度集成。重点阐述了如何利用IIoT平台收集设备运行数据，实现预测性维护和生产过程的实时优化调度，以适应小批量、多品种的生产需求。 第九章：先进装配技术与公差链分析 本章关注产品最终质量的决定性环节——装配。系统讲解了基于几何尺寸和公差（GD&T）标准的装配设计原则，以及如何进行三维空间公差链的分析与分配。内容涵盖了精密定位技术、自动光学引导装配（AOI）技术，以及如何利用柔顺机构（Compliant Mechanism）设计来解决传统刚性装配中的干涉和过约束问题。 --- 总结： 本书通过对机械设计、材料科学和先进制造工艺的跨学科整合，旨在培养读者系统分析和解决复杂工程问题的能力。它提供了一套从理论基础到前沿实践的完整知识体系，特别适合那些致力于推动制造业向更高精度、更高可靠性和更高智能化水平发展的专业人士参考。本书所涵盖的技术点，如拓扑优化、SHM、超精密加工，均是当前全球高端制造业竞争的制高点。

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