纺织机械原理与现代设计方法

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出版者:海洋出版社
作者:杨建成
出品人:
页数:301
译者:
出版时间:2006-9
价格:35.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787502766665
丛书系列:
图书标签:
  • 纺织机械
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具体描述

好的,这是一份关于一本名为《先进复合材料结构设计与制造》的图书简介。 --- 图书名称: 先进复合材料结构设计与制造 图书简介 第一部分:复合材料基础与本构理论 本书深入剖析了先进复合材料(Advanced Composites)的基础科学、微观结构、宏观力学行为及其在工程结构设计中的应用。着重于玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维以及陶瓷基、金属基复合材料体系。 1.1 复合材料的结构与性能 本部分首先界定了先进复合材料的范畴,区别于传统金属材料,详述了纤维、基体(聚合物、金属、陶瓷)的选取标准及其对整体性能的影响。重点探讨了界面(Interface)的微观机制,界面结合的强度、影响因素及测试方法,因为界面是决定复合材料宏观力学性能的关键。内容涵盖了纤维取向、体积分数、铺层顺序对材料的各向异性力学性能的影响,包括弹性模量、泊松比、剪切模量等。 1.2 经典层合板理论(Classical Lamination Theory, CLT) CLT 是复合材料力学分析的基石。本书系统阐述了 CLT 的推导过程,包括应力-应变关系、刚度矩阵的计算(A、B、D 矩阵)以及在不同载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转)下的变形响应。特别强调了对非对称铺层和耦合效应(如弯扭耦合)的精确分析,这是理解复杂结构行为的前提。同时,引入了对温度效应和湿热环境对材料性能影响的评估方法。 1.3 微观与介观力学模型 超越宏观均质化模型,本章深入探讨了复合材料的损伤演化机理。详细介绍了 Mori-Tanaka 均质化模型、自洽模型(Self-Consistent Scheme)在预测复合材料有效性能方面的应用。针对多相材料体系,阐述了随机取向纤维模型和短纤维复合材料的力学建模方法。内容还包括了对基体裂纹扩展、纤维/基体脱粘(Debonding)的微观模拟,以及如何利用这些模型指导纤维排布和界面设计。 第二部分:结构分析与可靠性评估 在掌握了材料本构关系后,本书将焦点转向实际工程结构的分析与设计规范。 2.1 复合材料结构失效理论 复合材料的失效模式远比各向同性材料复杂,涉及纤维断裂、基体开裂、分层、纤维拔出等多种模式。本书详细介绍了多种失效准则,包括最大应力准则、张量多项式准则(如 Tsai-Wu 准则)、二次张量准则(如 Hashin 准则)在预测铺层单元失效点上的适用性与局限性。此外,重点阐述了基于能量释放率的断裂力学方法(如 Mode I, II, III 裂纹扩展),尤其是在评估穿透损伤和层间断裂韧性(GIC, GIIc)方面的应用。 2.2 疲劳与蠕变寿命预测 针对航空航天、风能叶片等承受交变载荷的结构,疲劳分析至关重要。本书系统梳理了基于 S-N 曲线、应力循环次数累积的线性损伤模型(如 Palmgren-Miner 准则)在复合材料中的修正与应用。引入了基于损伤变量的连续介质损伤力学(Continuum Damage Mechanics, CDM)模型,用于模拟疲劳裂纹的萌生与扩展过程。对于高温应用,则详细分析了黏弹性基体的蠕变行为及其对长期承载能力的影响。 2.3 几何非线性与屈曲分析 薄壁复合材料结构(如蒙皮-加强筋结构)在受压时易发生屈曲失稳。本部分讲解了如何建立考虑几何非线性的壳体和梁单元,进行复合材料结构的线性屈曲(Buckling Load)分析。重点探讨了对初始缺陷敏感性(Imperfection Sensitivity)的评估,以及非线性屈曲分析在确定临界载荷和后屈曲承载能力中的作用。 第三部分:现代制造工艺与优化设计 结构设计与制造工艺密不可分。本书最后一部分聚焦于如何将理论转化为可制造、高性能的实际产品。 3.1 铺层工艺与缺陷控制 详尽介绍了主流的复合材料成型工艺:预浸料热压罐成型(Autoclave)、树脂传递模塑(RTM/VARTM)、纤维缠绕(Filament Winding)和自动铺放(Automated Fiber Placement, AFP)。对每种工艺的工艺参数(温度、压力、固化速率)如何影响最终结构性能进行了深入探讨。特别关注了制造过程中引入的孔隙率、纤维体积不均、纤维弯曲等缺陷的量化评估及其对结构强度的削弱效应。 3.2 增材制造(3D打印)复合材料技术 涵盖了新兴的连续纤维增强热塑性复合材料的增材制造技术(如 LIFT, CET 等)。分析了层间结合强度、纤维定向控制在 3D 打印结构中的挑战与机遇,以及如何通过优化打印路径实现结构性能的定制化。 3.3 结构设计优化与多目标方法 引入现代优化算法,指导复合材料铺层的设计。详细阐述了拓扑优化、形状优化和铺层优化(Layup Optimization)的数学原理。重点介绍如何应用遗传算法(GA)、粒子群优化(PSO)等启发式算法,在满足强度、刚度约束的同时,实现重量最小化或成本最小化的多目标设计。最后,讨论了基于可靠性分析的鲁棒设计方法,以应对材料参数和载荷条件的不确定性。 --- 适用对象: 本书适合材料科学、机械工程、航空航天工程、土木工程等相关专业的高年级本科生、研究生,以及从事复合材料研发、结构设计与制造的工程师和研究人员参考使用。 本书特色: 理论深度与工程实践相结合,系统梳理了从微观本构到宏观结构全生命周期的设计与分析方法,是理解和应用先进复合材料技术的权威参考书。

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读后感

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用户评价

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这本书给我最大的启发在于它对“创新”在纺织机械设计中的重要性的强调。作者指出,在当前竞争日益激烈的市场环境中,只有不断创新,才能保持技术的领先地位,满足客户不断变化的需求。书中列举了许多颠覆性的技术创新案例,例如,如何通过改变传统的梳理方式来提高纤维利用率,如何通过引入柔性制造技术来满足多品种、小批量生产的需求,以及如何通过智能传感和大数据分析来实现生产过程的“黑灯工厂”。我特别喜欢其中关于“仿生学”在纺织机械设计中的应用部分,作者介绍了如何从自然界中汲取灵感,例如模仿蜘蛛吐丝的原理来设计新型的纤维成型设备,或者模仿昆虫的复眼结构来开发更高效的视觉检测系统。这些富有想象力的创新方向,让我看到了纺织机械设计的无限可能性。这本书不仅仅是技术的传授,更是一种创新精神的注入。

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我一直觉得,要真正掌握一门技术,除了理论知识,还需要有足够的实践经验。这本书在这一点上做得相当出色,它并没有仅仅停留在理论的描述,而是通过大量的实际案例和工程经验,将抽象的原理具象化。作者在书中引用了许多来自不同国家、不同公司的最新纺织机械产品作为例证,详细分析了它们的设计理念、技术创新点以及在实际生产中的表现。比如,在介绍新型自动络筒机时,作者详细分析了其自动接头装置、张力控制系统以及纱疵检测装置的细节,并结合实际生产数据,说明了这些设计如何有效地提高了络筒效率和纱线质量。我特别欣赏的是,作者在分析这些案例时,还会穿插一些“设计思考”的环节,比如在面临某个技术难题时,设计师是如何考虑各种可行方案,如何权衡利弊,最终做出最优选择的。这种“过程导向”的讲解方式,让我感觉自己仿佛置身于一个真实的设计团队中,与工程师们一同解决问题。

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坦白说,在翻阅这本书之前,我对现代纺织机械的设计方法并没有一个清晰的认知,以为它仅仅是对传统工艺的简单改良。然而,这本书完全颠覆了我的这种看法。作者在“现代设计方法”部分,系统地介绍了参数化设计、仿真模拟、有限元分析等先进的设计工具和技术,并详细阐述了它们在纺织机械设计中的具体应用。例如,在设计新型的针织机械时,作者展示了如何利用三维建模软件进行精确的零件建模和装配,如何通过仿真软件模拟针织过程中的动态受力情况,以及如何利用有限元分析优化关键部件的结构,以提高其强度和耐磨性。这种从概念到实现的全流程可视化和可预测性,极大地缩短了产品研发周期,降低了试错成本。更令我赞赏的是,作者并没有将这些技术讲得过于高深莫测,而是用清晰易懂的语言和图表,将复杂的原理和操作流程娓娓道来,让非专业读者也能从中获益。这本书的价值在于,它为我们提供了一个“从蓝图到现实”的完整路径,并且这个路径是建立在最新的工程技术基础之上的。

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我一直对“过程控制”在机械设计中的重要性有着深刻的理解,这本书在这方面的内容让我颇受启发。作者在书中详细阐述了各种先进的过程控制技术,例如PID控制、模糊逻辑控制、神经网络控制等,并深入分析了它们在纺织机械中的具体应用。比如,在介绍染整设备中的温度和湿度控制系统时,作者不仅讲解了如何通过传感器精确测量这些参数,更重点分析了如何利用先进的控制算法来保持参数的稳定和均匀,从而确保染整效果的均一性。我尤其欣赏书中关于“实时反馈”和“闭环控制”的讨论,作者通过生动的图示和数据分析,清晰地展现了机械系统如何根据实时采集到的信息,自动调整运行参数,以实现最佳的生产效果。这种对细节的精准把握和对过程的精细控制,正是现代纺织机械高效率、高质量运行的关键所在。

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我一直对纤维的物理化学性能及其在机械加工过程中的表现充满好奇,这本书恰好满足了我的求知欲。作者在探讨不同类型纤维(如棉、毛、丝、麻、合成纤维)的结构特性时,不仅详细介绍了它们的微观结构和宏观性能,更重点分析了这些特性如何影响纱线和织物的加工过程。比如,书中对于羊毛纤维的卷曲度和弹性模量如何影响纺纱过程中的断头率,以及涤纶纤维的熔点和结晶度如何影响高温热定型时的效果,都进行了细致的阐述。这些基于纤维特性的设计考量,使得文本中的机械原理讲解不再是孤立的技术描述,而是与材料科学紧密结合的,更具深度和实用性。我特别喜欢书中关于“纤维-纱线-织物”转换过程中能量传递和形变分析的部分,作者通过引入力学模型和数学公式,清晰地展现了每一道加工工序对纤维和纱线形态的影响,以及这些影响如何累积并最终体现在织物的性能上。这种从微观到宏观的贯穿性分析,让我对纺织生产的全过程有了更深刻的理解。

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这本书的书名是《纺织机械原理与现代设计方法》,读完后,我最大的感受是它对现代纺织工业所面临的挑战和机遇进行了深刻的洞察,并将其巧妙地融入到对传统纺织机械原理的阐释之中。作者并未仅仅停留在对现有设备结构的描述,而是着重分析了这些原理如何在不断变化的市场需求和技术革新中得到演进和重塑。例如,在讨论纱线成型技术时,作者不仅回顾了卷绕、并线等经典工艺的机械基础,更详细地探讨了如何通过优化传动系统、引入先进的传感器技术以及采用更精密的控制算法来提升纱线质量、降低能耗,从而满足高品质、高效率生产的要求。书中关于自动化和智能化在纺织机械设计中的应用,更是令我印象深刻。作者通过大量的实例,展示了如何将物联网、大数据分析、人工智能等前沿技术与纺织机械相结合,实现生产过程的实时监控、故障预警和智能优化。这种将理论原理与实践应用相结合的叙述方式,不仅加深了我对纺织机械工作原理的理解,更激发了我对未来纺织机械发展趋势的思考。从某种程度上说,这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一份关于如何应对行业变革、拥抱技术创新,并最终实现可持续发展的行业指南。它为我们这些从业者提供了宝贵的思路和方法,让我们能够更清晰地认识到自己在行业发展中的位置和贡献。

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这本书的另一个亮点在于它对“可持续性”和“绿色制造”理念在纺织机械设计中的体现。在当前全球对环境保护日益重视的背景下,如何设计出更节能、更环保的纺织机械,已经成为行业发展的必然趋势。作者在书中探讨了多种实现这一目标的方法,包括优化机械结构以降低能耗、采用新型环保材料以减少污染、以及开发更高效的废料回收和再利用系统。例如,在介绍新型的无梭织机时,作者重点分析了其相比传统有梭织机在降低噪音、减少振动以及提高能源利用效率方面的优势。书中关于“智能能耗管理系统”的设计思路,也让我眼前一亮,这种系统能够实时监测和分析机器的能耗状况,并根据生产负荷和环境因素进行智能调节,从而最大限度地降低能源消耗。此外,作者还探讨了如何通过改进机械设计来延长设备的使用寿命,减少报废率,以及如何利用回收材料制造机械部件,从源头上减少资源浪费。这些内容让我看到了纺织机械行业在绿色发展道路上的无限可能。

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这本书的另一个突出优点是它对“国际视野”的融合。作者在撰写过程中,广泛参考了国内外最新的研究成果和行业动态,将国际上先进的纺织机械设计理念和技术引入到书中。例如,在介绍高速织机的设计时,作者详细分析了德国、日本、瑞士等国家在这一领域的技术突破,并结合中国自身的国情,提出了适合国内发展的改进方案。书中对“模块化设计”、“标准化生产”等国际通行设计原则的深入探讨,也让我对如何提升我国纺织机械的整体竞争力有了更清晰的认识。此外,作者还关注了全球纺织产业的发展趋势,并分析了未来纺织机械技术发展可能面临的挑战和机遇。这种跨越国界的知识融合和前瞻性思考,使得这本书不仅具有学术价值,更具有重要的实践指导意义。

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这本书的视角非常独特,它没有拘泥于单一的机械结构,而是从一个更宏观的、系统性的角度来审视纺织机械的设计与发展。作者强调了“整体性”和“协同性”在现代机械设计中的重要性,这对于我们这些习惯于关注细节的设计师来说,是一种重要的启发。比如,在介绍织机传动系统的设计时,作者并没有孤立地分析齿轮、皮带的性能,而是将它们置于整个织机的工作流程中,探讨了传动系统的效率如何影响到送经、提综、打纬等多个环节,进而影响到织物的质量和生产效率。这种系统性的思考方式,让我能够更好地理解不同机械部件之间的相互作用和影响,也为我进行优化设计提供了更全面的指导。此外,书中对于“人机工程学”在纺织机械设计中的应用也进行了深入的探讨。作者指出,现代纺织机械不仅要追求高效率和高精度,更要关注操作的便捷性、安全性以及舒适性,从而提升工人的工作满意度和生产力。这一点在以往的机械设计类书籍中并不多见,却对于提升整个纺织生产的附加值至关重要。从这本书中,我学到的不仅仅是具体的机械原理,更是一种关于如何“以人为本”进行机械设计的理念。

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这本书的叙事结构非常清晰,作者采用了“由浅入深、由点及面”的逻辑,使得读者能够循序渐进地掌握复杂的纺织机械原理。开篇从最基础的纤维加工单元(如梳理、并条)讲起,逐步深入到纺纱、织造、染整等各个环节,并在每个环节都详细介绍了相关的机械设备及其工作原理。令人印象深刻的是,作者在介绍每一类机械时,都会先给出其核心功能和设计目标,然后解析其关键部件的结构和运动规律,最后再讨论其在实际生产中的应用和优缺点。这种“目标-结构-原理-应用”的模式,非常有利于读者理解机械设计的逻辑性和系统性。特别是关于“多轴联动”和“精密传动”的章节,作者通过大量的插图和示意图,生动地展示了复杂运动轨迹的形成过程,以及如何通过精密的机械设计来实现高精度、高速度的同步运动。这对于我这样的初学者来说,无疑是非常宝贵的学习资源。

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