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出版者:机械工业出版社

作者:黄明 著

出品人:

页数:175

译者:

出版时间:2004-3

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787111139447

丛书系列:

图书标签:

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数字化时代的基石：深入探索现代工程的理论与实践 书籍名称：机械设计基础理论与现代制造工艺 图书简介 本书旨在为读者构建一个全面而深入的现代工程学知识体系，重点聚焦于机械设计的基础理论框架、前沿的材料科学进展，以及与数字化制造紧密结合的先进工艺方法。不同于侧重于特定软件操作或考试技巧的参考资料，本书的立场是提供扎实的、可迁移的工程思维和方法论。 --- 第一部分：机械设计理论的深化与拓展 本部分摒弃了传统教材中对基本概念的简单复述，转而深入探讨工程设计中的不确定性分析与可靠性工程。 1. 载荷分析与疲劳寿命预测的量化模型 设计并非一味追求强度最大化，而是寻求在预期寿命周期内，以最低成本实现可靠性目标的平衡。本书详细阐述了随机载荷理论（Stochastic Loading Theory），包括随机过程在工程实践中的应用，例如如何使用蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）来评估结构在复杂、非周期性载荷下的失效概率。 材料本构关系的高级理解： 重点分析了粘塑性和蠕变现象在高温、高应力环境下的影响。我们不仅介绍经典的胡斯塔尔（Hertzian）接触理论，更引入了非局部连续介质力学的观点，以更好地解释微观裂纹萌生和扩展的初始阶段，这对于评估极端工况下的结构安全至关重要。 接触应力分析的数值方法： 深入剖析了有限元法（FEM）在接触问题求解中的收敛性挑战与后处理技术。特别是针对非线性接触界面的摩擦学行为建模，提供了多种接触算法（如罚函数法、增广拉格朗日法）的优缺点对比及适用场景的精确界定。 2. 动力学与振动控制的前沿技术 现代机械系统（如高速机床、航空发动机部件）对振动控制的要求达到了前所未有的高度。本书将动力学分析从经典的单自由度系统提升至多体动力学（Multi-Body Dynamics, MBD）的复杂系统建模。 主动与半主动减振技术： 详细介绍了磁流变阻尼器（MR Damper）和压电作动器在振动抑制中的应用原理。阐述了如何利用传感器反馈和状态空间模型设计出高效的鲁棒控制器，实现对系统固有频率的动态偏移。 转子动力学： 聚焦于高速旋转系统的临界转速分析、不平衡响应以及涡动与颤振的抑制。书中包含了针对柔性轴承和非线性支撑条件的平衡优化策略。 --- 第二部分：先进材料科学与结构完整性 本部分着眼于新一代工程材料的特性、制备以及在结构健康监测（SHM）中的应用。 3. 工程材料的微观结构与宏观性能关联 我们超越了对钢、铝合金等传统材料的性能参数罗列，转而探讨材料微观结构演变对长期服役性能的决定性影响。 增材制造材料的特性异构性： 针对激光粉末床熔融（LPBF）和定向能量沉积（DED）等技术，深入分析了成形过程中产生的残余应力分布、晶粒取向对各向异性的影响。阐明了如何通过优化扫描策略和后热处理来调控这些内部缺陷。 复合材料的界面行为： 详细解析了纤维增强复合材料中界面剪切强度对整体层压板失效模式（如脱层、基体开裂）的控制作用。讨论了陶瓷基复合材料（CMCs）在超高温环境下的抗氧化与抗热震机制。 4. 结构完整性与断裂力学的新视角 本书强调从“事后修复”到“事前预防”的思维转变。断裂力学的应用被扩展到损伤容限设计（Damage Tolerance Design）的框架内。 弹塑性断裂力学（EPFM）： 重点讲解了J积分和裂纹尖端张开位移（CTOD）参数在评估具有显著塑性变形结构中的裂纹扩展速率。讨论了小裂纹的阈值效应与疲劳裂纹萌生的最小应力强度因子。 无损评估（NDE）技术集成： 介绍了超声导波技术在管线和大型结构健康监测中的应用原理，以及如何将采集到的数据通过概率风险评估（PRA）模型转化为对剩余寿命的精确预测。 --- 第三部分：面向工业4.0的现代制造工艺集成 本部分将工程设计与实际的制造过程紧密融合，探讨如何实现设计意图到物理实体的精确转化。 5. 复杂曲面数控加工的精度控制 现代高精度加工不再仅仅依赖刀具路径的几何描述，而是对机床误差源的系统性补偿。 误差模型与补偿： 详细拆解了CNC机床的结构误差（如刀具偏置、反向间隙）和热误差（如主轴热漂移）。介绍了基于激光干涉仪和球杆仪测量的误差辨识方法，并展示了如何将多维误差模型嵌入到后置处理器（Post-processor）中进行实时补偿。 切削过程的力学与热力耦合： 引入了切削力预测模型，用于优化进给速度与主轴转速的组合，以避免颤振和降低刀具磨损。特别讨论了在微米级加工中刀具弹性变形对表面形貌的影响。 6. 智能装配与过程优化 制造的最后一步——装配，是决定最终产品性能的关键环节。 公差链管理与配合分析： 采用了统计化分析（Statistical Tolerance Analysis）方法，超越了传统的“全尺寸配合”设计范式。书中详细介绍了公差的分配策略，以最小化零件加工难度和最大化装配成功率之间的权衡。 自动化装配中的视觉引导与力控： 探讨了如何利用三维视觉系统进行高精度零件定位，以及在柔性装配线上应用力矩传感器进行过盈配合的精确控制，确保配合过程中不会产生过度的内部残余应力。 --- 本书的深度和广度使其成为机械、材料及制造工程领域专业人士和高年级学生的理想参考读物，它着重于“为什么”和“如何深入”而非仅仅是“是什么”，为读者提供了在高度复杂工程挑战面前，建立稳固理论基础和解决实际问题的能力。

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