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页数:189

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出版时间:1970-1

价格:25.00元

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isbn号码:9787114079436

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机械结构设计与有限元分析实战手册 第一章 绪论：现代机械设计理念与数字化转型 本章将深入探讨当代机械工程领域的设计哲学演变，从传统的经验驱动模式迈向以数据和模拟为核心的数字化设计流程。我们将阐述现代产品开发中对轻量化、高强度和可靠性的迫切需求，以及这些需求如何驱动设计方法的根本性变革。重点分析在复杂工况下，如何通过系统化的设计思维，确保机械部件在满足功能需求的同时，实现材料效率的最大化和制造成本的最小化。本章还会对全球工业4.0背景下，机械设计与智能制造、物联网（IoT）技术融合的趋势进行展望，为后续章节的深入学习奠定理论基础。 第二章 结构力学基础回顾与高级应用 本章作为后续有限元分析（FEA）的理论基石，将对经典结构力学原理进行系统而深入的回顾与提升。内容涵盖应力、应变分析的连续介质力学基础，特别是对各向异性材料的本构关系进行详细阐述。我们将聚焦于复杂载荷下的应力集中现象、疲劳损伤理论（包括低周和高周疲劳）及其在设计规范中的应用。此外，本章将详细解析梁、板、壳等基本构件在实际工程复杂边界条件下的精确解法和近似解法的适用范围，为读者建立起从宏观受力分析到微观材料响应的完整认知框架。特别关注蠕变、蠕变疲劳等时间依赖性力学行为的初步探讨。 第三章 有限元方法（FEM）原理与离散化技术 本章是全书的核心理论部分，专注于有限元方法的数学原理和工程实现。我们将从变分原理（如虚功原理、最小势能原理）出发，推导线弹性静力学问题的有限元方程。详细介绍各种基本单元的插值函数（形函数）的构造与选择，重点分析一维（梁单元）、二维（三角形、四边形单元）和三维（四面体、六面体单元）单元的刚度矩阵集成过程。本章还将深入探讨网格划分（Meshing）的艺术与科学，包括网格敏感性分析、网格重划分策略，以及处理几何奇异点和接触界面的技术挑战。数值稳定性、收敛性判定标准和积分点的选择（如高斯积分）的准确性对比分析，将是本章的重点内容。 第四章 机械结构静力学与模态分析实战 本章将理论与实践紧密结合，指导读者使用主流的商业有限元软件（如ANSYS, ABAQUS等）进行实际的静力学和模态分析。首先，通过多个经典案例（如悬臂梁、压力容器、齿轮箱体）演示完整的建模、材料赋予、载荷施加与边界条件设置流程。重点剖析在复杂装配体中如何正确定义接触（Contact）关系，包括无摩擦、摩擦、粘结和分离等不同类型，并讨论接触算法的收敛性问题。在模态分析部分，我们将详细解释特征值问题的求解方法，区分自由振动、约束振动和预应力下的振动特性，并教导读者如何通过分析振型图识别结构缺陷和优化刚度分布。 第五章 高级分析技术：非线性、瞬态动力学与热耦合分析 本章将拓展有限元技术的应用边界，涵盖工程中最常见的非线性问题和动态响应分析。非线性分析部分，我们将区分几何非线性（大变形、屈曲）和材料非线性（弹塑性、超弹性），并重点讲解载荷增量步、平衡迭代方法（如牛顿-拉夫逊法）的收敛控制策略。瞬态动力学分析将聚焦于冲击、碰撞和振动响应问题，讲解显式和隐式求解器的适用场景。热分析方面，本章将深入探讨稳态和瞬态热传导、对流和辐射问题的求解，并提供如何建立结构-热载荷耦合模型，分析热应力对机械可靠性的影响。 第六章 材料本构模型与高级损伤机制模拟 本章致力于深化读者对材料在不同应力状态下行为的理解，并将其准确地输入到有限元模型中。我们将详细介绍常见的弹塑性模型（如Von Mises屈服准则及其扩展）、各向异性材料模型（如Timoshenko层合板理论）和粘弹性模型。更重要的是，本章将引入先进的损伤力学概念，如内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）在模拟裂纹萌生与扩展中的应用，以及断裂韧性评估（如J积分、应力强度因子）的数值方法。这部分内容对预测复杂载荷下的结构寿命至关重要。 第七章 优化设计与后处理技术 本章关注如何将有限元分析的结果转化为可执行的设计改进方案。结构优化部分，我们将介绍基于灵敏度分析的拓扑优化、形状优化和尺寸优化方法，指导读者如何利用优化算法在满足强度约束的前提下，实现材料的最佳分布。后处理技术将不仅仅停留在应力云图的展示，而是深入讲解如何提取关键设计参数，如载荷路径追踪、重要特征的特征值提取（如关键部位的最大应力点、固有频率排序），并辅以可视化技术（如流线图、向量图）进行高效的结果解读和工程报告撰写。 第八章 仿真结果的验证、修正与工程应用 成功的仿真依赖于与实际工况的高度一致性。本章将探讨实验验证（Experimental Validation）的重要性，包括应变片（Strain Gauge）测试、数字图像相关技术（DIC）在获取实际应变场中的应用。我们将详细讲解如何利用实验数据对有限元模型进行校准（Model Calibration）和修正，处理模型与试验结果之间的差异。最后，本章将通过汽车底盘、航空结构件和精密机床导轨等实际工程案例，总结从概念设计、仿真分析、验证修正到最终投入生产的全生命周期数字化设计流程。

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这本书绝对不是一本简单的科普读物，如果你期待的是那种轻松易懂、图文并茂地讲解“汽车是怎么组装起来的”的入门级读物，那恐怕要让你失望了。它更像是一份详尽的工艺手册，或者说是一份写给业内人士看的“技术宝典”。从第一个字开始，我就感觉自己仿佛置身于一个大型的汽车制造车间，空气中弥漫着金属的味道，耳边是机器运转的轰鸣声，脑海里则需要不断地进行复杂的空间想象和逻辑推理。书中深入探讨了各种焊接方法的原理、优缺点以及在不同车型、不同部位的应用场景。例如，它会细致地分析点焊、弧焊（包括MIG、TIG等）、激光焊、电阻焊等技术在实际操作中的参数设置，比如电流、电压、焊接速度、保护气体流量等等。而且，不仅仅是单一的焊接工艺，它还会将这些工艺与材料科学相结合，比如不同钢材、铝合金、甚至是复合材料在焊接时的行为差异，以及如何通过控制焊接参数来保证接头的强度、韧性、耐腐蚀性以及外观的平整度。这本书对于读者的专业背景要求很高，需要读者对机械原理、材料学、甚至一些基础的物理化学知识有一定的了解。如果你是完全的门外汉，即使硬着头皮读下去，也可能感觉云里雾里，更像是看天书，很难从中获得实际的操作指导或者对汽车焊接技术有一个直观的认识。

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这本书的内容，只能说，它真的非常、非常、非常专！我之所以会选择这本书，纯粹是出于一种好奇心，想了解汽车制造中一个极其重要的环节——车身是如何连接在一起的。我以为它会包含一些车身结构的设计理念，或者不同年代车身技术的演变，甚至可能是一些关于汽车安全性能与车身结构关系的内容。然而，当我翻开它，看到的却是一系列关于焊接技术本身的硬核知识。它几乎没有提及任何关于“车身”的外部特征、美学设计、或者内部空间布局。取而代之的是，它深入剖析了各种焊接方法，包括点焊、弧焊、激光焊等，并且详细讲解了每种方法的工艺参数、设备要求、以及操作注意事项。例如，书中会涉及焊枪的角度、速度、电流强度、电压、保护气体的选择，甚至对焊缝的微观组织结构也有详细的阐述。它更像是一本技术操作指南，而非一本关于汽车整体的百科全书。如果你对汽车的底盘、悬挂、动力总成、或者内饰系统感兴趣，这本书的内容可能完全无法满足你的需求。它就像一本专注于“缝合”过程的书，而忽略了“缝合物”本身所承载的意义和价值。

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我本来是想找一本能让我对汽车的结构有一个更宏观、更感性的了解的书，想知道汽车的车身到底是如何一点点成型的，有哪些有趣的组装技巧。结果拿到了这本《汽车车身焊接技术》，打开一看，我的天，简直是把我推入了一个冰冷、严谨、充满专业术语的“技术黑洞”。书中没有那些关于汽车历史、设计理念、或者不同品牌车型对比的任何内容，更别提什么驾驶体验或者评测了。它从头到尾都在讲“怎么焊”，而且不是那种“你把A焊接到B上就行了”的简单指令，而是非常细致地分析各种焊接工艺的物理化学基础，比如金属熔化、晶体结构变化、热影响区等等。每一页都充斥着各种复杂的图表、公式和专业术语，比如“焊缝外观缺陷”、“焊接变形控制”、“焊接机器人路径规划”、“焊材的化学成分与性能”等等。读完一段，我需要反复琢磨，才能勉强理解它到底在描述什么。如果你想从这本书里找到关于“为什么”汽车要这样做，或者“哪种设计更优”的答案，那肯定是没有的。它只关心“怎么做”，而且是极其详尽、一丝不苟的“怎么做”。

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我对汽车的兴趣主要集中在它的性能表现、驾驶感受以及那些能够提升驾驶乐趣的电子设备上。我希望通过阅读一些汽车相关的书籍，能够更深入地理解汽车的机械原理，比如发动机是如何工作的，悬挂系统对操控有什么影响，以及不同类型的变速箱各有什么特点。因此，当我在书店看到《汽车车身焊接技术》这本书时，我并没有过多地关注它的书名，仅仅是觉得“汽车”这个词汇吸引了我。然而，拿到这本书后，我很快就发现，它与我所期望的内容完全不沾边。书中没有丝毫关于发动机、变速箱、刹车系统、转向系统、或者电子控制单元（ECU）等核心技术的信息。它也从未涉及过车辆的空气动力学设计、底盘调校、或者轮胎的性能参数。这本书的内容，全部围绕着汽车车身的制造过程中的“焊接”这个环节展开。它详细介绍了各种焊接工艺，例如点焊、弧焊、激光焊接等，以及这些工艺在不同材料（如钢板、铝合金）上的应用。它会讲解焊接电流、电压、频率、焊接速度、电极材料等参数的设置，以及如何通过控制这些参数来保证焊缝的强度、外观和耐久性。对于一个想了解汽车整体性能和驾驶体验的读者来说，这本书的内容几乎是毫无关联的。

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我当初选择这本书，是希望能够对汽车的整体结构有一个更全面的认识，了解汽车是如何从一堆零件变成一辆能够行驶的汽车的。我以为它会包含一些关于车身结构设计的原则，不同材料的应用，以及车身在碰撞中的安全性表现等内容。然而，这本书的内容，几乎全部集中在一个非常具体的制造环节——焊接。它没有讨论任何关于汽车的美学设计，也没有提及任何关于内饰的舒适性配置，更不会有关于发动机的动力数据或者刹车系统的制动表现。书中大量的篇幅都在讲解各种焊接方法的原理、设备、工艺参数以及质量控制。例如，它会详细介绍电阻点焊、弧焊（包括MIG、MAG、TIG）、激光焊接、摩擦搅拌焊等技术，并且会分析不同焊接工艺对金属材料性能的影响，如强度、塑性、疲劳寿命等。书中还会涉及焊接变形的控制、焊缝外观的检测、以及焊缝的破坏性与非破坏性测试方法。对于一个想要了解汽车“整体”的读者来说，这本书的内容显得过于“微观”和“专业”。它就像一本专注于“建筑工人如何砌砖”的书，而忽略了“这栋建筑的设计图纸”、“这栋建筑的用途”以及“这栋建筑的外观风格”一样。

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