Advanced Metalcutting Calculators in U.s. & Metric Units & Engineering Formulas for Metalcutting pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Isakov, Edmund

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:89.95

装帧:

isbn号码:9780831132125

丛书系列:

图书标签:

• 金属切削
• 计算器
• 工程公式
• 美国单位
• 公制单位
• 机械工程
• 制造工程
• 金属加工
• 切削加工
• 工具工程

好的，以下是一本不包含您提供书目内容的图书简介，重点聚焦于替代主题的详细内容。 --- 《现代材料科学与工程中的拓扑结构优化设计与制造：从理论建模到增材制造的实践应用》 图书简介 在当代工程实践中，材料的性能不再仅仅依赖于其基础化学成分，更深层次地取决于其微观和宏观结构布局。本书旨在全面探讨材料科学与工程领域中一个至关重要的分支——拓扑结构优化设计（Topology Optimization Design, TOD）及其在先进制造技术，特别是增材制造（Additive Manufacturing, AM）中的应用。本书并非专注于传统的切削加工计算，而是聚焦于如何通过数学和计算方法，从根本上重新设计部件的内部结构，以实现最优的力学、热学或流体动力学性能。 第一部分：拓扑优化设计的理论基础与数学建模 本书的开篇部分系统地介绍了拓扑优化的核心理论框架。我们首先回顾了连续体结构优化问题的数学表述，包括目标函数（如最小化柔度或最大化刚度）、约束条件（如体积限制、应力限制和制造约束）以及域的定义。重点阐述了密度法（SIMP, Solid Isotropic Material with Penalization）和水平集方法（Level Set Methods）等主流算法的数学原理及其在有限元分析（FEA）环境中的实现。 我们深入分析了灵敏度分析的重要性，解释了如何利用伴随变量法（Adjoint Method）高效地计算目标函数对设计变量的梯度。此外，书中还详细探讨了如何处理非线性问题，例如涉及大变形、接触或非线性材料行为的优化场景。对于读者而言，理解这些基础数学工具是构建复杂优化模型的前提。 第二部分：多物理场耦合优化与先进约束处理 现代工程问题往往涉及多重物理场的影响。本书的中间部分将视角扩展到多物理场耦合拓扑优化。这包括： 1. 热-结构耦合优化： 针对航空航天、电子散热等领域，设计能够同时满足结构强度和热应力最小化的结构。讨论了如何有效地在有限元模型中耦合传热方程和结构静力学方程，并同步进行优化。 2. 流体-结构相互作用（FSI）优化： 探讨如何设计具有仿生学特征或低阻力表面的结构，例如优化涡轮叶片或水下航行器的外形，以平衡结构刚度和流体动力学性能。 3. 声学优化： 研究如何利用拓扑优化来设计吸声或隔音结构，通过调控孔隙率和通道布局来影响材料的声学阻尼特性。 此外，我们详细讨论了先进制造约束的引入。传统的优化结果往往是理想化的几何形状，难以直接制造。本书强调将增材制造的可制造性约束（如最小壁厚、悬垂角限制、打印方向依赖性）集成到优化目标函数或惩罚项中，确保生成的拓扑结构真正可实现。 第三部分：增材制造（AM）的直接集成与后处理 拓扑优化与增材制造是天作之合。优化算法生成的高度复杂、点阵状的结构，只有通过增材制造才能经济高效地实现。本部分详细阐述了从优化结果到物理部件的转化过程： 1. 点阵结构（Lattice Structures）的设计与生成： 重点分析了如何将连续体拓扑优化结果转化为离散化的点阵单元，包括体心立方（BCC）、面心立方（FCC）及其变体的设计参数化。讨论了点阵结构在冲击吸收、能量耗散和轻量化方面的应用潜力。 2. 增材制造工艺的参数化建模： 深入探讨了激光粉末床熔融（L-PBF）和电子束熔化（EBM）等主流工艺对最终材料性能的影响。优化结果必须考虑打印过程中的残余应力和微观组织演变。 3. 支撑结构优化与移除策略： 增材制造中支撑结构的设计既要保证打印稳定性，又要尽量减少材料消耗和后处理难度。书中介绍了如何将支撑结构的优化也纳入整体设计流程，或开发高效的支撑移除算法。 第四部分：实际工程案例分析与未来展望 为巩固理论知识，本书提供了多个跨学科的工程案例研究： 仿生结构设计： 分析了从骨骼或植物结构中提取的拓扑优化原理，应用于设计具有高抗疲劳性能的机械连接件。 航空航天支架优化： 演示了如何使用拓扑优化将传统多部件装配简化为单一打印部件，实现重量的大幅削减。 生物医学植入物： 探讨了如何设计具有特定多孔度和表面粗糙度的钛合金植入物，以促进骨整合（Osseointegration）。 最后，本书展望了拓扑优化设计的前沿方向，包括机器学习辅助的参数化建模、实时反馈优化以及多尺度集成优化的挑战与机遇。 本书特色： 本书结合了严谨的数学推导、先进的计算方法论和贴近工业实践的案例，为材料科学家、机械工程师、结构分析师以及增材制造领域的研发人员提供了一套完整的从概念设计到实体制造的优化工具箱。它强调的并非是传统切削过程中的量化计算，而是通过结构重构实现根本性的性能飞跃。 ---

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