精密复杂结构的几种现代设计方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:陈树勋

出品人:

页数:314

译者:

出版时间:1992-07

价格:6.80

装帧:平装

isbn号码:9787810123181

丛书系列:

图书标签:

• 现代设计
• 精密结构
• 复杂结构
• 设计方法
• 结构设计
• 机械设计
• 产品设计
• 工程设计
• 创新设计
• 制造工艺

图书简介：先进工程材料的性能与应用 本书聚焦于现代工程领域中至关重要的先进工程材料，深入探讨了其微观结构、宏观性能、制备工艺及其在关键工程领域中的应用。全书旨在为材料科学、机械工程、航空航天、土木工程等相关专业的学生、研究人员及工程师提供一本全面、深入且具有实践指导意义的参考资料。 --- 第一部分：基础理论与材料分类 第一章：现代材料科学的基石 本章从材料科学的基本概念出发，回顾了晶体结构、缺陷理论在材料性能决定中的核心作用。重点阐述了热力学、动力学在材料相变过程中的指导意义。内容涵盖了詹姆斯-泰勒判据在预测材料稳定性和反应性中的应用，以及如何通过第一性原理计算来预测新材料的潜在性能。材料的宏观性能（如力学、热学、电学、磁学和光学性能）与微观结构（晶体学、晶界、第二相粒子）之间的定量关系是本章的核心讨论点。 第二章：先进工程材料的分类与选择标准 现代工程对材料的要求远超传统材料。本章系统介绍了先进材料的四大类：高性能金属材料、先进陶瓷材料、功能高分子材料以及复合材料。详细对比了各类材料的优缺点，并引入了材料性能指标矩阵，指导工程师如何在多约束条件下进行最优材料选择。特别关注了“轻量化”和“极端环境适应性”两大设计驱动力对材料选择的影响。讨论了材料性能的统计学分布及其在可靠性设计中的意义。 --- 第二部分：高性能金属材料的突破 第三章：特种合金的微观调控 本章深入探讨了高性能金属合金的研发前沿。内容侧重于高熵合金（HEAs）的设计哲学、组成多样性以及其展现出的优异高温强度和抗辐照性能。详细分析了析出强化机制在镍基和钛基高温合金中的应用，包括$gamma'$ 相的精确控制。此外，还讨论了形状记忆合金（SMAs），如NiTi合金的热弹性马氏体转变机制及其在智能结构中的应用，包括应变诱发和温度诱发转变的动力学模型。 第四章：先进塑性成形与热处理技术 材料的最终性能高度依赖于其加工过程。本章详细介绍了增材制造（Additive Manufacturing, AM），特别是激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中的凝固行为、残余应力形成机制及其对最终部件性能的影响。在热处理方面，重点阐述了淬火-马氏体转变过程中的非平衡热力学，以及相变调控在提高材料韧性和疲劳寿命中的关键作用。内容还包括了梯度材料的制造技术，以实现表面硬度和心部韧性的协同优化。 --- 第三部分：先进陶瓷与复合材料的工程化 第五章：结构陶瓷的增韧与抗断裂机制 结构陶瓷以其耐高温、高硬度和耐腐蚀性著称，但其固有的脆性是限制其应用的主要瓶颈。本章专注于陶瓷的增韧技术，包括纤维增韧（如碳化硅纤维增强SiC基复合材料）、裂纹偏转和微裂纹闭合机制。深入探讨了断裂韧性测试标准（如SEVNB法）的实施细节，以及陶瓷涂层的热障性能。对陶瓷基复合材料（CMCs）在燃气轮机叶片中的应用潜力进行了详尽的案例分析。 第六章：先进复合材料的界面科学 复合材料是实现特定性能组合的关键途径。本章将重点放在纤维/基体界面的化学键合、物理接触和能量传递机制上。详细分析了碳纤维增强环氧树脂（CFRP）、玻璃纤维增强热塑性塑料（GFRP）的层合板理论（如经典层合板理论CLT），并探讨了编织结构和三维复合材料在提高抗冲击和抗剥离性能方面的优势。此外，本章还引入了纳米增强复合材料，特别是石墨烯和碳纳米管在基体中分散均匀性对宏观力学性能的非线性影响。 --- 第四部分：功能性材料与极端环境响应 第七章：智能高分子与响应性材料 本章探讨了能对外部刺激（如温度、光、电场、pH值）做出可逆响应的高分子材料。详细阐述了形状记忆聚合物（SMPs）的“固定”与“恢复”过程中的分子链段运动机制。讨论了导电高分子（如聚苯胺、聚吡咯）的掺杂/去掺杂过程及其在柔性电子器件中的应用。内容还包括了自修复材料的设计思路，例如利用微胶囊技术实现裂纹的自动填充和恢复。 第八章：材料在极端环境下的行为与寿命预测 极端环境（如超高温、高真空、强辐射场）对材料的服役寿命构成严峻挑战。本章侧重于材料的蠕变、疲劳和辐照损伤。对高温合金的稳态与瞬态蠕变模型进行了对比分析。在辐射损伤方面，重点讨论了原子位移（dpa）如何导致金属材料的肿胀和脆化。最后，介绍了加速老化测试和损伤容限分析（Damage Tolerance Analysis）在确保航空航天结构部件长期可靠性中的应用方法。 --- 结语：材料设计与可持续性 本书最后总结了材料设计与工程应用中的可持续发展理念，强调了循环经济在先进材料回收和再利用中的重要性，以及生物基材料和可降解材料的未来潜力。通过贯穿全书的案例分析和工程实例，本书力求将前沿的材料科学理论转化为可操作的工程实践指导。

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这是一部真正具有前瞻视野的工程设计著作。它没有满足于对现有技术的简单罗列，而是深入挖掘了驱动结构设计范式转变的深层次原因。我印象最深的是作者对“适应性结构”的探讨，这超越了传统意义上的静力学或动力学优化，而是将结构设计置于一个动态变化的环境中去考量其长期效能。书中对先进的拓扑优化方法在动态载荷下的应用拓展，展现了极高的学术水准和工程洞察力。阅读过程中，我不断地被激发去重新审视自己过去处理复杂问题的方式，这本书迫使人走出舒适区，拥抱计算的复杂性以换取设计的简洁性。它无疑为结构工程师提供了一套应对未来复杂挑战的“升级包”，是值得反复研读的精品之作。

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老实说，拿到这本书时，我原本的期待并不算太高，因为这个领域很多书籍往往是旧瓶装新酒，内容上缺乏真正的创新点。然而，这本书在处理“现代”这两个字上，展现了极大的诚意和专业度。它没有过多地纠缠于那些已经被广泛使用的经典算法，而是将笔墨重点放在了那些新兴的、具有颠覆潜力的设计流程上。例如，书中对参数化建模与实时反馈机制的结合描述得极其透彻，作者似乎亲自经历了从概念草图到最终可制造模型的每一个痛点，并提供了针对性的解决方案。我最欣赏的是它在讨论这些先进方法时，始终保持着一种批判性的视角，指出了每种方法的局限性，比如在处理非线性材料响应时的计算瓶颈，或者在面对制造公差时的鲁棒性问题。这种坦诚的讨论，远比那种一味鼓吹技术万能的论调来得更有价值，它教会读者如何带着清醒的认识去驾驭这些强大的设计工具。

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这本书的结构编排极具匠心，它仿佛在引导读者进行一次结构设计的“攀登之旅”。从基础的数学描述开始，逐步过渡到高维度的性能评估和多目标优化。阅读体验上，它要求读者具备一定的结构力学和数值计算基础，但作者的叙述风格非常注重逻辑的连贯性，即便是面对极其复杂的优化算法，也能找到一个清晰的脉络去理解其核心思想。有一章专门讨论了如何将可持续性指标（比如材料利用率和生命周期评估）融入到初始设计阶段，而不是作为事后的补救措施，这一点非常符合当前工程领域对绿色制造的迫切需求。在我看来，这本书的价值不仅仅在于教会你“怎么做”，更在于让你思考“为什么这样设计是最好的选择”。它成功地在工程的严谨性与创新的开放性之间架起了一座坚实的桥梁。

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阅读这本书的过程，更像是一场与领域内顶尖专家的深度对话。作者的语言风格非常凝练，没有多余的寒暄，每一个段落都信息密度极高。我尤其关注其中关于“智能制造”与“结构设计”深度融合的部分。书中详细阐述了如何利用过程模拟来预测增材制造过程中产生的残余应力，并反向调整初始的结构设计，以达到最终零件性能的最优化。这种闭环控制的设计思想，是未来高端制造业的必然趋势。与其他偏重理论介绍的书籍不同，这本书提供了大量的案例分析——虽然这些案例是抽象的、用于阐释方法的——但它们足够具体，能够帮助读者迅速理解理论如何转化为实际的工程决策。对于那些试图突破现有设计规范，探索结构性能极限的工程师来说，这本书绝对是案头必备的参考手册。

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这本书的书名是《精密复杂结构的几种现代设计方法》，我作为一名读者，对市面上涉及工程设计和结构优化的书籍一直保持着高度的关注。最近翻阅到这本，着实被它在理论深度和实践应用广度上的平衡所吸引。它并没有落入那种纯粹的数学推导或过于抽象的理论堆砌，而是巧妙地将现代设计理念与具体的工程挑战相结合。我特别欣赏作者在介绍几种核心设计范式时所展现出的细致入微的梳理，例如，他们如何将拓扑优化、仿生设计以及增材制造的约束条件无缝地嵌入到传统的有限元分析框架中。书中对“复杂性”的定义和界定也相当精辟，它不满足于处理简单的几何复杂，而是深入探讨了多尺度、多物理场耦合下的结构性能优化难题。特别是关于如何利用机器学习辅助迭代设计的部分，其思路之新颖，方法之系统，让我耳目一新，感觉像是为未来十年的结构设计趋势做了一次前瞻性的布局。这本书无疑是为那些追求设计边界突破的工程师和研究生准备的，它提供的不仅仅是工具，更是一种全新的思维模式。

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