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出版者:人民邮电

作者:李英

出品人:

页数:143

译者:

出版时间:2004-3

价格:18.00元

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isbn号码:9787115165251

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• 工程材料
• 材料科学
• 材料成型
• 机械工程
• 制造工程
• 金属材料
• 高分子材料
• 复合材料
• 材料工艺
• 工程技术

机械设计与制造基础：材料选择、结构优化与先进制造技术 本书旨在为工程技术人员、机械设计与制造专业的学生提供一本全面、深入且高度实用的技术参考手册。内容涵盖了现代机械工程领域至关重要的核心知识体系，重点聚焦于材料的科学选择、结构设计的优化策略，以及前沿制造技术的实际应用，旨在提升读者解决复杂工程问题的能力和创新设计水平。 本书结构清晰，逻辑严谨，共分为五大部分，三十个章节，力求做到理论与实践的完美结合。 --- 第一部分：工程材料的科学基础与性能表征 本部分深入探讨了构成现代工程系统的各类基础材料的微观结构、宏观性能及其与制造工艺之间的内在联系。不同于侧重于材料本身的分类介绍，本部分强调的是“为何选择这种材料”以及“如何利用其特性”。 第一章：晶体结构、缺陷与本征性能 详细阐述了金属、陶瓷和高分子材料的基本晶体结构，包括面心立方、体心立方以及六方最密堆积等对力学性能的影响。重点分析了点缺陷、位错和晶界等微观缺陷如何作为材料塑性和断裂的基础。引入了第一性原理计算在预测材料性能中的应用。 第二章：宏观力学性能的全面评估 系统性地介绍了拉伸、压缩、弯曲、扭转等静态力学性能的测试方法与数据解读。深入探讨了材料的疲劳（低周疲劳与高周疲劳）、蠕变和应力松弛现象，特别是提出了疲劳裂纹的萌生、扩展与最终断裂的完整过程分析模型，为结构可靠性设计提供量化依据。 第三章：热学、电学与磁学性能的工程应用 涵盖了材料的热导率、比热容、热膨胀系数等热性能参数在热力学系统设计中的应用。同时，详细解析了导电性、电阻率的温度依赖性，以及软磁材料和硬磁材料的磁滞回线特性，重点关注了电磁兼容性（EMC）设计对材料电磁屏蔽能力的要求。 第四章：工程材料的腐蚀与防护 剖析了金属材料在不同环境下的电化学腐蚀机理，包括均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）。详细介绍了钝化膜的形成、缓蚀剂的选择与应用，以及表面保护技术如电镀、热浸镀和物理气相沉积（PVD）在提高服役寿命中的作用。 --- 第二部分：结构设计的理论与方法 本部分将理论力学与材料科学相结合，聚焦于如何将材料性能转化为可靠、高效的工程结构。强调现代设计方法如有限元分析（FEA）的应用。 第五章：应力分析与强度理论 复习了复杂应力状态下的应力强度因子概念，系统讲解了最大剪应力理论、最大正常应变能密度理论等多种失效准则，并对比了它们在脆性材料和延性材料设计中的适用性。引入了接触应力分析，特别针对齿轮、轴承等部件的表面接触疲劳设计。 第六章：刚度设计与振动控制 探讨了结构设计中刚度约束的重要性，包括位移限制和频率限制。详细推导了梁、板壳结构的挠度公式，并引入了模态分析基础，指导读者如何通过结构拓扑优化来改变结构的固有频率，避免共振现象的发生。 第七章：断裂力学基础与安全评估 系统阐述了线弹性断裂力学（LEFM）的核心概念，如应力强度因子（K）和断裂韧性（$ ext{K}_{ ext{Ic}}$）。介绍了裂纹扩展的数值模拟方法，并推导了疲劳裂纹的Paris-Erdogan规律，用于评估结构在存在缺陷情况下的剩余寿命预测。 第八章：优化设计原理与拓扑优化 介绍了传统的基于灵敏度的优化算法，并重点阐述了基于密度法的拓扑优化（Topology Optimization）在轻量化设计中的前沿应用。通过案例分析，展示如何利用FEA软件实现材料的“零冗余”分布，最大化结构刚度或最小化应力集中。 --- 第三部分：先进连接技术与装配工程 现代产品往往是多材料、多部件的集成，本部分聚焦于如何实现可靠且高效的部件连接。 第九章：现代焊接工艺的冶金基础 不仅介绍惰性气体保护焊（TIG/MIG）等传统工艺，更深入探讨了激光焊、电子束焊等高能束焊接的特点。重点分析热输入对焊缝区（HAZ）的微观结构演变和性能影响，提出了消除焊接残余应力的方法。 第十章：胶接技术与界面工程 详细介绍了环氧树脂、聚氨酯等结构胶的固化动力学和力学性能。重点分析了胶接强度的影响因素，包括表面处理技术（如等离子活化、化学蚀刻）和界面湿润性的控制，为复合材料的连接提供了关键技术指导。 第十一章：机械连接件与预紧力控制 涵盖螺栓连接的静力学和疲劳分析，强调预紧力的精确控制对连接可靠性的决定性作用。引入了自锁螺纹、铆接技术以及粘性螺纹锁固剂的应用场景。 --- 第四部分：精密与增材制造技术 本部分着眼于当前工业4.0背景下的制造前沿，从材料去除到材料堆积的全过程技术。 第十二章：切削加工的机理与效率提升 深入研究了车削、铣削、钻削等基本加工过程中的切削力、切削温度和刀具磨损模型。重点探讨了高速切削（HSC）和五轴联动加工在复杂曲面制造中的应用，以及切削液的润滑与冷却优化。 第十三章：特种加工方法 系统介绍了非接触或微接触加工技术，如电火花加工（EDM）、超声波加工（USM）和激光加工（LBM）。特别分析了电火花加工对工件表层微观组织的影响，及其在硬质合金和高温合金加工中的优势。 第十四章：增材制造（3D打印）的材料与工艺 本书的核心章节之一。全面覆盖选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）以及材料喷射（Material Jetting）等主流金属和聚合物增材制造技术。重点讨论了增材制造特有的孔隙率、各向异性力学性能以及面向增材制造的设计（DfAM）理念。 第十五章：模具设计与高精度铸造 针对大批量生产，详细阐述了注塑成型、压铸成型模具的设计原理，包括流道平衡、排气系统设计和冷却水道优化。引入了快速原型技术在模具验证中的应用。 --- 第五部分：系统集成与可靠性工程 本部分将前述的材料、设计和制造知识融会贯通，应用于复杂系统的整体优化。 第十六章：多场耦合分析在系统中的应用 探讨了热-力-电耦合问题，例如在电机转子、制动系统和半导体封装中，如何精确预测多物理场相互作用下的性能衰退。强调使用多物理场仿真软件进行系统级验证。 第十七章：产品全生命周期可靠性评估 引入了可靠性工程的 Weibull 分布和加速寿命试验（ALT）方法。详细讲解了基于可靠性指标的维护性、可用性设计（RAMS）。重点介绍了故障树分析（FTA）和失效模式与影响分析（FMEA）在设计阶段的早期风险规避。 第十八章：智能传感与状态监测 涵盖了应变片、光纤光栅传感器等用于结构健康监测（SHM）的技术。阐述了如何利用嵌入式传感器数据，结合机器学习算法，实现对机械设备潜在故障的早期预警和预测性维护（PdM）。 附录：常用工程标准与设计规范汇编 （包含国际材料标准代号对照表、常用结构安全系数推荐值以及常用工程计算公式速查表。） 本书适合高等院校机械、材料、航空航天、车辆工程等专业的高年级本科生及研究生作为教材或参考书，亦是从事产品研发、工艺优化和质量控制的工程师必备的工具书。

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说实话，刚拿到《工程材料及其成型》这本书时，我对其内容抱有相当的期待，毕竟工程材料是机械制造和产品设计领域不可或缺的基石。然而，在仔细阅读之后，我发现本书在某些方面的深度和广度，可能并未完全达到我个人的期望值。虽然书中对一些基础材料和常见成型工艺的介绍是清晰的，但对于一些更前沿、更具挑战性的材料科学问题，例如纳米材料的特性、智能材料的设计原理，或者超塑性成形、激光焊接等高端制造技术的细节，本书的论述显得有些略显浅尝辄止。对于我们这些希望深入探索某个特定领域的研究者来说，这本书或许只能算是一个入门级的参考。当然，对于那些初次接触工程材料的学生或者希望对整个学科有一个概览性了解的工程师而言，这本书无疑还是有其价值的。只是在我看来，若能进一步拓展内容，深入挖掘更具时效性和前瞻性的技术点，这本书的价值将会有质的飞跃。

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这是一本让我受益匪浅的书，虽然我是一名对工程材料领域接触不深的初学者，但《工程材料及其成型》用清晰易懂的语言，循序渐进地为我打开了新世界的大门。书中对各种常见工程材料的物理、化学以及机械性能进行了详尽的介绍，从基础的金属材料，到高分子材料，再到复合材料，几乎涵盖了现代工程中常用的所有材料类型。更让我惊喜的是，它不仅仅是理论的堆砌，还非常注重理论与实践的结合。书中对材料的成型工艺，如铸造、锻造、焊接、注塑等，也进行了深入的阐述，并且通过大量的图示和案例分析，让我能够直观地理解这些工艺的原理、步骤以及优缺点。我尤其喜欢书中关于材料选择的章节，它提供了一套系统的思考框架，教我如何根据具体工程需求，权衡材料的性能、成本、加工性以及环境影响，从而做出最优化的选择。读完这本书，我感觉自己不再是那个对材料一无所知的门外汉，而是对工程材料的世界有了一个初步的、却又相当扎实的认识，这无疑为我日后的学习和工作打下了坚实的基础。

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作为一名资深的机械工程师，我在工作中接触过形形色色的工程材料，也经历了无数次材料选择和工艺设计的挑战。《工程材料及其成型》这本书，在我看来，是对我多年经验的一次系统性梳理和升华。书中对于材料性能的分析，无论是宏观力学性能还是微观组织结构，都做到了精辟独到，许多我平时只是凭经验去把握的细节，在这本书里得到了理论上的解释和严谨的论证。特别是关于材料失效分析的章节，作者深入剖析了各种失效模式的成因，并提供了预防和解决问题的思路，这对于减少工程事故、提高产品可靠性有着极其重要的指导意义。而关于成型工艺的介绍，更是让我耳目一新。书中不仅详细介绍了传统工艺的原理和应用，还引入了许多新兴的先进成型技术，比如增材制造（3D打印）等，这些内容对于我了解行业前沿、把握技术发展趋势至关重要。总而言之，这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，为我提供了宝贵的知识财富和深刻的洞见。

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我是一名正在攻读材料科学与工程专业的博士生，对于《工程材料及其成型》这本书，我更多地是从一个研究者的视角去审视它。本书在梳理各类工程材料的宏观特性和基本成型原理方面做得相当不错，其知识体系的搭建清晰而有逻辑，对于学生建立起对材料学的基础认知非常有帮助。然而，在我的研究领域，更关注的是材料的微观结构与性能之间的精细调控，以及新型功能材料的设计与开发。而这本书在这方面的内容，比如材料的相变动力学、缺陷的控制、以及量子力学在材料设计中的应用等，提及的相对有限。此外，对于一些高精度、高效率的先进成型技术，书中也只是对其基本概念进行了介绍，缺乏对具体工艺参数优化、模具设计、以及过程控制等关键工程问题的深入探讨。因此，对于我们这些在专业领域进行深入研究的学生而言，这本书更多的是作为一个基础知识的补充，而非解决研究难题的直接工具。

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读完《工程材料及其成型》这本书，我最大的感受是它在理论深度和实际应用之间找到了一个非常好的平衡点。作为一名在产品开发一线工作的工程师，我常常需要在材料性能、制造成本和上市周期之间做出艰难的抉择。《工程材料及其成型》这本书恰恰提供了解决这些难题的有效工具。书中对不同材料的性能解读，不仅解释了“是什么”，更深入地分析了“为什么”，让我能从本质上理解材料的特性。而在成型工艺的介绍部分，作者更是花费了大量篇幅阐述了各种工艺的适用范围、优缺点以及在实际生产中可能遇到的问题，并给出了相应的解决方案。我特别喜欢书中关于“材料-工艺-性能”三者之间相互关系的研究，这种多角度的分析方法，帮助我能够更全面地考虑问题，避免因为单一的视角而做出不合理的决策。这本书不仅提升了我对工程材料的理解，更重要的是，它切实地指导了我如何将这些知识转化为实际的工程应用，帮助我提高了工作效率和产品质量。

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