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出版者:

作者:Wright, Gus

出品人:

页数:368

译者:

出版时间:2012-1

价格:663.00元

装帧:

isbn号码:9780131574533

丛书系列:

图书标签:

• 汽车柴油技术
• 柴油发动机
• 汽车工程
• 汽车维修
• 发动机技术
• 汽车技术
• 内燃机
• 车辆工程
• 汽车专业
• 柴油动力

机械工程与先进材料：现代工业的基石 图书简介 本书深入探讨了现代机械工程领域的核心概念、关键技术及其在当代工业实践中的应用，重点聚焦于先进材料的选用、结构设计优化以及制造工艺的革新。全书内容旨在为读者提供一个全面且深入的视角，理解支撑现代复杂系统的物理基础和工程方法。 第一部分：先进材料科学与工程应用 本部分构筑了理解现代工程设计的基础，即材料的特性、行为及其在极端环境下的可靠性。 第一章：工程材料的微观结构与宏观性能 本章详细阐述了金属、聚合物、陶瓷及其复合材料的晶体结构、微观缺陷（如位错、晶界）如何直接影响其力学性能（强度、韧性、疲劳寿命）。内容涵盖了热力学在材料相变控制中的作用，以及如何通过热处理工艺（如退火、淬火、回火）精确调控材料的内部结构以满足特定的工程需求。特别关注了高熵合金和纳米结构材料在下一代结构件中的潜力。 第二章：功能性材料与智能系统集成 本章超越了传统的结构材料范畴，深入研究了具有特殊功能的材料。重点介绍了压电材料、磁性流体、形状记忆合金在传感器、执行器以及软机器人技术中的应用。详细分析了这些智能材料在响应外部刺激（温度、电场、磁场）时的工作机理，以及它们如何实现系统的主动控制与自适应能力。此外，还探讨了生物相容性材料在医疗器械设计中的严格要求与前沿发展。 第三章：增材制造（3D打印）中的材料行为 随着增材制造技术在航空航天和精密制造中的普及，本章专门研究了层状制造过程中材料的特殊行为。讨论了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中粉末的烧结动力学、残余应力的产生与缓解机制。深入分析了打印部件的各向异性问题，并提出了通过优化扫描策略和后处理工艺来提升打印件整体机械性能的工程方法。 第二部分：结构力学与优化设计 本部分将材料知识转化为可行的工程设计方案，专注于如何构建既轻量化又高可靠性的结构。 第四章：非线性结构分析与屈曲理论 超越了传统的线性弹性假设，本章全面介绍了在载荷接近材料极限或几何尺寸发生显著变化时，结构所表现出的非线性行为。详细阐述了薄壁结构（如航空器蒙皮、压力容器）的复杂屈曲模式（几何非线性）和材料非线性（塑性变形）。引入了有限元方法（FEM）在处理大变形、接触分析和动态载荷下的复杂结构稳定性问题中的应用，并强调了边界条件设定的敏感性。 第五章：疲劳、断裂力学与寿命预测 这是评估长期结构安全性的核心章节。从宏观裂纹扩展的Paris定律入手，逐步深入到微观尺度的裂纹萌生机制。本章详细讲解了断裂韧性的量化指标（应力强度因子 $K_I$ 和弹塑性断裂参数 $J$ 积分）。重点讨论了高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）的差异，以及在复杂载荷谱（如随机载荷、多轴疲劳）下的累积损伤模型，例如Miner法则的局限性与修正模型。 第六章：拓扑优化与多目标设计方法 本章介绍了现代设计理念的转变——从传统的手动迭代到基于计算的性能驱动设计。详细阐述了拓扑优化方法（如密度法、水平集法）如何根据载荷、约束和材料分布自动生成最优的结构布局。讨论了如何将流体动力学（CFD）或热传导分析结果融入结构优化目标中，实现多物理场耦合下的轻量化和性能最大化。 第三部分：先进制造工艺与精密控制 本部分关注如何高效、精确地将设计转化为物理实体，特别是对高精度和复杂几何形状的实现。 第七章：数控机床的运动控制与误差补偿 本章专注于实现亚微米级加工精度的关键技术。深入分析了五轴及以上联动数控系统的运动学模型和逆运动学解算。重点讨论了机床热误差、几何误差和刀具磨损对最终加工精度的影响，并详细介绍了基于激光干涉仪和接触式测量系统的主动误差补偿技术，以及如何利用人工智能算法优化进给速度和切削参数。 第八章：精密成形技术与表面工程 本章探讨了金属和非金属部件的塑性变形与表面性能强化。内容包括深冲压、温/热挤压等精密冲压工艺的数值模拟，用以控制回弹和厚度变化。在表面工程方面，详述了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）在实现高硬度、低摩擦系数涂层中的作用，特别是针对高温和耐腐蚀环境的涂层设计。 第九章：过程监控与质量保证体系 本章强调了“制造过程即质量控制”的理念。介绍了利用嵌入式传感器（如声发射、红外热成像）对加工过程中的实时状态进行监测的技术。探讨了如何建立从原材料入厂到成品出厂的全流程可追溯性系统（基于区块链或先进数据库）。最后，本章分析了统计过程控制（SPC）在维持长期生产稳定性和预测潜在缺陷方面的应用。 --- 本书的编写风格注重理论的严谨性与工程实践的紧密结合，通过大量的案例分析和最新的研究进展，力求为机械工程师、材料科学家以及相关领域的研究人员提供一份权威且实用的参考资料。本书内容覆盖了从微观材料行为到宏观结构性能的完整链条，是理解现代复杂机械系统设计与制造不可或缺的知识体系。

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