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出版者:化学工业出版社

作者:祁红志 编

出品人:

页数:363

译者:

出版时间:2007-9

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787122009029

丛书系列:

图书标签:

• 机械制图
• 工程制图
• 机械工程
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• 制图基础
• CAD
• 绘图
• 技术图纸
• 机械设计
• 工业设计

工业设计中的材料科学与工程：从概念到实物的跨越 作者： [此处可留空或填写虚构作者名，例如：王力 教授/李明 工程师] 出版社： [此处可留空或填写虚构出版社名，例如：精工技术出版社/未来制造学院] --- 内容简介： 在当代快速迭代的工业设计与产品开发领域，仅仅依赖对几何形状和视觉美学的追求已远远不能满足市场对高性能、高可靠性及可持续性的苛刻要求。《工业设计中的材料科学与工程》是一本深入探讨如何将前沿材料知识系统性地融入产品设计、制造与生命周期管理的全方位专业著作。本书旨在架起设计师的创意思维与工程师的材料基础知识之间的桥梁，确保每一个设计决策都能基于对材料属性、加工特性及环境影响的深刻理解。 本书内容并非聚焦于传统机械结构图纸的绘制与规范，而是着眼于“为什么选择这种材料”和“这种材料如何影响最终产品的性能、成本与可持续性”这两个核心问题。全书结构严谨，内容覆盖从基础理论到前沿应用的完整知识链条，适用于工业设计师、产品工程师、材料科学家以及相关专业的学生和研究人员。 第一部分：材料科学基础与设计思维的融合（Foundations and Integration） 本部分为后续深入探讨奠定坚实的理论基础，强调材料知识在设计初期决策中的重要性。 第一章：设计驱动的材料选择原则 本章首先摒弃了传统“先画图、后选材”的线性模式，提出“需求导向、材料先行”的设计哲学。详细阐述了机械性能（强度、刚度、韧性、疲劳寿命）、物理性能（密度、导热/电性、热膨胀系数）以及化学性能（耐腐蚀性、抗氧化性）如何在设计输入阶段进行量化评估。特别讨论了多目标优化（Multi-Objective Optimization）中材料参数的权重分配策略。 第二章：材料的微观结构与宏观性能解读 深入解析了晶体结构、晶界、缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）如何直接影响材料的宏观力学行为。探讨了不同热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）对材料组织结构和最终性能的精准调控，使读者能够根据设计目标，反向推导所需的微观结构状态。 第三章：工程陶瓷与玻璃材料的特性与应用边界 区别于金属材料，本章详细分析了氧化物、非氧化物陶瓷（如氮化硅、碳化硅）的极高硬度、耐高温性和优异的绝缘性。重点讨论了陶瓷材料的脆性挑战，以及如何通过纤维增强、梯度材料设计等手段，拓宽其在高端传感器、耐磨部件和生物医学植入物中的应用范围。 第二部分：高分子、复合材料与增材制造的革命（Polymers, Composites, and Additive Manufacturing） 随着轻量化和功能集成成为主流趋势，本部分聚焦于创新材料体系在现代产品中的应用潜力。 第四章：工程塑料与弹性体的本构行为分析 系统梳理了热塑性塑料（如PC, PA, PEEK）和热固性树脂（如环氧树脂、酚醛树脂）的粘弹性行为。详细讲解了蠕变、应力松弛和环境应力开裂（ESC）现象，这些是塑料部件在长期服役中失效的主要原因。此外，还涵盖了橡胶和弹性体的动态力学性能，适用于减震和密封设计。 第五章：先进复合材料的设计与界面控制 复合材料是实现超高性能轻量化的关键。本章深入剖析了纤维增强复合材料（FRC）的各向异性力学特性。重点讲解了碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维与不同基体（树脂、金属、陶瓷）的结合机制。设计内容侧重于铺层设计（Layup Design）对结构强度和刚度的影响，以及如何通过优化纤维取向来抵抗特定载荷方向。 第六章：增材制造（3D打印）材料的选择与后处理 本章紧密结合当前最热门的制造技术。对比了选择性激光烧结（SLS）、熔融沉积建模（FDM）、定向能量沉积（DED）等工艺对材料性能的影响。强调了增材制造过程中残余应力、孔隙率与各向异性对最终产品性能的削弱作用，并提供了优化打印参数和进行后续热/机械后处理的指导方案。 第三部分：面向性能与环境的可持续性工程（Performance and Sustainability Engineering） 本部分将视角扩展到产品全生命周期，探讨材料在成本控制、环境影响及功能集成方面的深层次考量。 第七章：连接件与界面工程：胶接、焊接与机械连接 一个产品的性能往往受限于其连接点的强度。本章摒弃了简单的图示说明，转而深入分析不同连接方式下的应力集中和疲劳行为。详细讨论了结构胶粘剂的剪切强度、疲劳寿命预测模型，以及激光焊接、超声波焊接在异种材料连接中的应用局限性。 第八章：材料的失效分析与寿命预测模型 基于材料科学的视角，本章教授如何从微观层面理解疲劳、断裂、磨损和腐蚀的机理。引入了断裂力学基本概念，如应力强度因子和断裂韧度，用于评估缺陷对结构安全性的影响。提供基于S-N曲线和Miner线性累积损伤理论的疲劳寿命预测方法，并结合实际案例分析了失效模式的辨识流程。 第九章：可持续性材料与循环经济设计 在设计阶段融入环境责任是现代工程的必然要求。本章探讨了生命周期评估（LCA）的基本框架，重点分析了材料的能量消耗、碳足迹和水足迹。深入研究了可回收材料（如再生铝、再生塑料）的性能退化问题，以及如何设计易于拆解（Design for Disassembly, DfD）的产品结构，以提高材料的回收效率和价值。 第十章：功能性材料与智能响应 展望未来，本章介绍了将传感、驱动或自修复功能集成到结构材料中的前沿技术。包括压电材料在能量收集中的应用、形状记忆合金（SMA）在可变几何结构中的潜力，以及导电聚合物在柔性电子产品中的作用。 --- 本书特色： 1. 实践导向的案例分析： 穿插大量真实工业产品（如高端运动器材、电动汽车电池包、精密医疗器械）的材料选型决策分析，展示理论知识如何解决实际工程难题。 2. 跨学科的知识融合： 深度整合了材料热力学、固态物理、制造工艺学和人体工程学的基础知识，为读者构建全面的产品开发知识图谱。 3. 定量分析工具强调： 提供了多种用于材料性能评估和预测的数学模型和软件应用思路，而非停留在定性描述层面。 4. 图表与微观结构图片丰富： 采用大量高质量的SEM、TEM微观结构图、XRD衍射图谱和力学测试曲线，帮助读者直观理解材料的内在逻辑。 本书是致力于创造持久、高效、环保产品的工程师和设计师不可或缺的参考手册。它将引导您超越图纸的二维限制，进入材料的四维世界——三维空间加上时间维度下的性能演变。

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作为一个结构设计爱好者，我追求的是一种优雅和高效的表达方式，而这本《机械制图》给我的感觉就是“克制而精准”。它没有冗余的废话，每一句话似乎都是经过深思熟虑的。我尤其喜欢它对视图表达的深入探讨，特别是对于复杂曲面和复杂结构的表达技巧。书中不仅展示了如何使用标准的投影方法，还花了大篇幅讲解了在实际工程中，为了简化表达和提高效率，设计师们会采用哪些“取巧”但完全合规的表达手法，比如局部放大图、旋转剖视图的运用时机。这使得这本书的实用性远远超出了教科书的范畴。读起来就像是在听一位经验丰富的老工程师在传授“看家本领”。对于我这种需要经常与制造部门沟通的人来说，这本书极大地提高了我的“沟通效率”，因为我能用图纸的语言与他们进行精确对话，减少了误解的可能。

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这本书的价值，我觉得体现在它对“工程思维”培养的深刻影响上。阅读过程中，我逐渐意识到，机械制图绝不仅仅是画线和写数字的游戏，它是一种建立在空间想象力之上的精确交流方式。书中对视图间的相互关系，特别是不同投影面之间的逻辑关联的阐述，极其到位。我记得有一个章节专门讨论了零件的定位与装配关系如何通过不同的剖视图来清晰展示，这让我对“阅读”图纸的能力有了质的飞跃。我以前看图总是要反复想象，现在能迅速在脑海中构建出零件的立体模型，甚至能预判出加工难度。这种思维的转变，是任何速成教程都无法给予的。作者以极其严谨和客观的笔触，构建了一个完整的制图世界观，让人在学习技术细节的同时，潜移默化地接受了工程师严谨、细致、追求零误差的工作态度。这本书，与其说是工具书，不如说是一本关于“如何精确思考”的入门指南。

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我是在职业技能提升的压力下开始翻阅这本《机械制图》的。坦白说，市面上同类的教材多如牛毛，但很多都停留在“教你怎么画”的层面，却很少深入讲解“为什么要这么画”背后的标准和逻辑。这本书的厉害之处就在于，它不仅仅是一本操作手册，更像是一本“行业规范解读”。作者对国家标准（GB）的引用非常到位，讲解每一条注、每一个符号时，都会给出明确的行业背景和应用场景。我特别欣赏它对公差与配合那一章的处理，逻辑非常严谨，把复杂的数值和图示关系梳理得井井有条。以前我总是机械地记住那些符号，现在我能理解为什么某个配合需要那样的精度等级，这对于后续的零件选型和加工指导至关重要。这本书的排版也极具专业感，图文比例恰到好处，不会让人在海量信息中迷失方向。如果你想从“会看图”进阶到“能理解图纸的工程意图”，这本书是绕不过去的坎。

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这本书简直是为我这种对手绘完全没概念的人量身定做的！我一直对那些复杂的机械图纸望而生畏，觉得那是工程师才能看懂的天书。但是这本《机械制图》完全打破了我的固有印象。它不是那种干巴巴的理论堆砌，而是充满了生动的图例和循序渐进的讲解。我记得最开始接触投影法的时候，脑子里一片浆糊，但作者用非常形象的比喻，把三视图的原理讲得清清楚楚。比如，它会用一个具体的零件，从不同方向去观察，然后告诉你这个观察到的形状如何转化成二维的线条和符号。更让我惊喜的是，书里对一些细节的处理，比如剖视图、断面图的画法，都配有清晰的步骤分解图。我不是科班出身，但这书让我感觉好像身边有个耐心的老师在一步步指导。读完前几章，我已经敢于拿起尺规试着自己画一些简单的几何体了，那种“我终于懂了”的成就感，真是太棒了。它没有急于展示高深的技巧，而是先把基础打得无比扎实，对于自学者来说，这简直是福音。

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说实话，我当初买这本《机械制图》完全是抱着试试看的心态，因为它看起来有点厚重，担心内容会过于偏向传统机械。然而，阅读体验完全出乎意料地“现代化”。它并没有完全停留在传统的铅笔绘图阶段，而是巧妙地融入了现代计算机辅助设计（CAD）的思维。虽然它教授的是制图的基本原理，但这些原理是跨越工具的。书中在讲解完基础的线型、尺寸标注后，会穿插一些关于如何将这些手工绘制的逻辑高效地转化为CAD模型草图的思路。比如，对基准的选择和尺寸链的建立，书中的讲解非常契合CAD建模的逻辑顺序。这让这本书的“保质期”大大延长了，它教的不是某个软件的操作，而是工程表达的底层逻辑。对于正在从二维绘图向三维建模过渡的学习者来说，这种理论与实践的桥梁搭建得非常到位，避免了直接上手软件可能产生的“知其然而不知其所以然”的困境。

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