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出版者:知城

作者:宜凱得科技

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005年05月25日

价格:NT$ 450

装帧:

isbn号码:9789867231017

丛书系列:

图书标签:

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深入剖析现代工程设计与先进制造技术：面向未来挑战的实践指南 第一部分：数字化转型与工业4.0核心技术 1. 智能制造与数据驱动决策 本卷聚焦于当前全球制造业转型的核心驱动力——智能制造。我们将全面探讨工业4.0的理论框架，并深入解析其在实际生产环境中的落地应用。内容涵盖物联网（IoT）在车间层面的集成策略，如何通过海量数据的实时采集、清洗与分析，构建预测性维护模型，从而最大化设备运行效率并降低非计划停机时间。 1.1 传感器技术与边缘计算 详细剖析各类高精度工业传感器（如振动、温度、声学和视觉传感器）的技术原理、选型标准及其在复杂工况下的可靠性保障。重点阐述边缘计算（Edge Computing）在数据预处理中的关键作用，如何平衡本地快速响应与云端深度学习的需求，实现低延迟控制回路的构建。 1.2 数字孪生（Digital Twin）的构建与应用 本书将用大量篇幅介绍数字孪生技术的构建流程，从物理实体到虚拟模型的映射方法论。实践案例将覆盖产品生命周期管理（PLM）中的设计验证、生产过程的实时监控与优化，以及售后服务的远程诊断。讨论如何通过数字孪生体进行“假设分析”（What-if Scenarios），以预见潜在的工艺瓶颈或质量风险。 2. 高级仿真技术在产品开发中的应用 本章超越基础的有限元分析（FEA），深入探讨多物理场耦合仿真在解决复杂工程问题中的前沿技术。 2.1 结构-热-流体耦合分析 系统讲解如何处理涉及热应力、流体动力学载荷与结构响应相互作用的复杂问题。案例将涉及高功率电子设备的热管理、航空发动机叶片的蠕变与疲劳评估，以及化工反应器的安全边界计算。 2.2 疲劳寿命与断裂力学的高级建模 介绍基于应变控制的低周疲劳（LCF）和基于应力范围的高周疲劳（HCF）的先进本构模型，如Smith-Watson-Topper (SWT)模型和Walker模型。深入探讨损伤容限设计（Damage Tolerance）的理念，并展示如何结合增材制造（AM）带来的微观结构变化进行更精确的寿命预测。 第二部分：先进材料科学与制造工艺革新 3. 新一代工程材料的性能优化与应用 材料是现代工程的基石。本部分着重于那些正在重新定义产品性能极限的新型材料及其加工特性。 3.1 高性能复合材料的界面控制 重点分析纤维增强复合材料（如碳纤维增强树脂基体、陶瓷基复合材料）的界面性能对宏观力学性能的影响。探讨自动化铺层技术（ATL/AFP）中的缺陷控制，以及如何通过纳米涂层技术增强基体与增强体的粘结强度。 3.2 增材制造（AM）的材料科学挑战 详细剖析金属增材制造（如SLM, EBM）过程中粉末的冶金行为、快速凝固带来的特殊晶粒结构，以及由此产生的残余应力与各向异性问题。讨论后处理技术（如热等静压HIP、激光重构）对消除孔隙率和提升均匀性的关键作用。 4. 突破性制造工艺的流程控制 本节关注那些需要极高精度和复杂控制才能实现的新型制造工艺。 4.1 超精密加工技术 系统介绍金刚石车削、离子束刻蚀（Ion Beam Etching）和电化学加工（ECM）等技术在光学元件、微机电系统（MEMS）制造中的应用。重点剖析工艺参数（如进给速率、切深、电流密度）与最终表面粗糙度及形位公差之间的非线性关系。 4.2 柔性化生产线设计 探讨如何构建适应小批量、多品种生产需求的柔性制造系统（FMS）。内容包括自动化物流（AGVs/AMRs）在车间内的路径优化算法，以及模块化工装夹具的设计原理，以实现快速换型和重构。 第三部分：质量保证、可靠性工程与法规遵循 5. 过程质量控制与无损检测（NDT） 确保产品在复杂制造流程中保持高标准的质量是工程实践的核心。 5.1 统计过程控制（SPC）的深化应用 超越传统的Shewhart控制图，本书介绍多变量SPC（MVSPC）在监控相互关联的工艺参数时的优势。重点讲解主成分分析（PCA）和独立成分分析（ICA）在过程异常检测中的应用。 5.2 先进无损检测技术 全面介绍相控阵超声（PAUT）、涡流检测（ET）和数字射线成像（DRT）在关键结构件（如焊接件、压力容器）中的应用规范和信号解读。讨论如何将这些检测数据与3D模型关联，实现缺陷的精准定位和三维可视化。 6. 产品全生命周期可靠性管理 本章致力于从设计源头提升产品的长期可靠性，降低全生命周期成本。 6.1 可靠性建模与寿命预测 深入讲解威布尔分布（Weibull Distribution）及其他可靠性分布在故障数据分析中的应用。重点阐述加速寿命试验（ALT）的设计方法，如何通过外推技术准确预测产品在正常使用条件下的寿命分布。 6.2 功能安全与风险评估（ISO 26262/IEC 61508概述） 对于涉及人身安全的系统，功能安全是不可或缺的。介绍如何通过危害分析与风险评估（HARA），定义安全目标和ASIL/SIL等级，并据此进行系统架构设计和冗余策略的制定。 第四部分：系统集成与面向未来的工程方法论 7. 人机交互与工程可视化 随着工程系统的复杂性增加，有效的交互界面和数据可视化成为提升决策效率的关键。 7.1 增强现实（AR）在维护与装配中的应用 详细介绍如何利用AR技术将虚拟的工作指导、装配序列和实时诊断数据叠加到物理设备上，显著降低首次作业错误率，并缩短新员工的培训周期。讨论空间定位精度和数据延迟对用户体验的影响。 7.2 复杂系统的建模与接口管理 探讨基于模型的系统工程（MBSE）方法论，使用SysML语言对复杂机电系统的功能、性能和接口进行规范化描述。强调在系统集成阶段，统一的接口控制文档（ICD）和版本管理的重要性。 8. 可持续性工程与循环经济 面对日益严格的环保法规和资源约束，设计必须纳入可持续性的考量。 8.1 生命周期评估（LCA）的实践 介绍如何系统性地评估产品从原材料获取到最终处置（Cradle-to-Grave）的环境影响。重点分析LCA数据在材料替代选择和能耗优化设计中的决策支持作用。 8.2 面向可回收性与可再制造的设计 探讨如何通过材料的兼容性设计、模块化结构以及易于拆卸的连接件（非永久性连接），为产品生命周期结束后的回收和再制造创造便利，从而实现资源效率的最大化。

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从一个纯粹的设计美学的角度来看，这本书的呈现方式也让人眼前一亮。很多技术手册往往牺牲了视觉体验，变成了一本枯燥的字典，但这本书显然在这方面投入了精力。插图和流程图的设计不仅准确无误，而且在视觉传达上非常高效。作者似乎深谙“一图胜千言”的道理，用高度概括但又不失精度的图示来辅助复杂的概念讲解，极大地降低了理解门槛。特别是那些对比图，将“错误做法”和“优化方案”并置展示，对比效果非常直观有力，这种潜移默化的引导，比长篇大论的说教有效得多。此外，书中的案例选择也体现了一种现代感和前瞻性，涵盖了当前行业内最热门的一些应用方向，让人感觉这本书的生命周期会很长，不会很快就被新技术淘汰。

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作为一名已经在这个行业摸爬滚打了几年的人，我深知理论知识与实际操作之间的鸿沟有多深。很多时候，书本上的知识非常完美，但一到车间或者实际软件操作界面，就发现总有各种不兼容或兼容性差的问题。这本书的价值恰恰在于弥合了这一差距。作者在描述解决方案时，总是会附带提及兼容性考量，甚至会提前指出不同软件版本之间可能存在的细微差异，这种严谨和负责任的态度，是极为难得的。我甚至发现书中有一些技巧，是我通过多年试错才勉强掌握的，而在这里，它们被系统化、结构化地呈现出来了，这无疑是为我们这些“老兵”节省了宝贵的时间和精力，可以说是经验的结晶。

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这本书的封面设计得相当有冲击力，那种深邃的蓝色和橙色的点缀，一下子就抓住了我的眼球。拿到手里的时候，感觉分量很足，这让我对里面的内容充满了期待。内页的排版也是一流的，字体大小和行间距都恰到好处，读起来非常舒服，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。作者在文字的组织上非常老道，行文流畅，逻辑清晰，没有那种生硬的术语堆砌感，而是像一位经验丰富的老前辈在娓娓道来，循序渐进地引导读者进入专业领域的大门。尤其是一些关键概念的阐述，总能找到非常贴切的比喻，一下子就能让人茅塞顿开，感觉这个复杂的知识点突然变得立体而鲜活起来。整本书的装帧质量也令人满意，纸张厚实有质感，装订牢固，这对于需要经常翻阅和做笔记的工具书来说，简直是太重要了，看得出出版方在制作上是下了大功夫的。

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这本书给我的整体感觉是“厚重而轻盈”并存。说它厚重，是因为它所承载的技术深度和广度令人惊叹，内容密度极高，需要静下心来反复咀嚼；但说它轻盈，是因为作者的叙事风格非常亲切和鼓舞人心，它没有给人一种高不可攀的技术壁垒感。读这本书的过程，与其说是学习，不如说是一次愉快的“思维漫步”。它不仅仅教授了“如何做”，更重要的是启发了“为什么这么做”背后的底层逻辑和设计哲学。在看完某一部分后，我经常会停下来，重新审视自己过去的工作方式，产生许多新的灵感和改进思路。这对于一个追求持续进步的专业人士来说，是比单纯的技术指导更有价值的东西，它拓宽了我的思维边界。

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我最近在项目推进中遇到了一些瓶颈，尤其是在处理复杂曲面造型的优化时，总是感觉力不从心。说实话，市面上关于这方面的书籍汗牛充栋，但大多要么过于理论化，让人抓不住重点，要么就是案例陈旧，脱离实际生产需求。然而，这本书给我的感觉是完全不同的。它不是空谈理论，而是紧密围绕“实战”二字展开，每一个章节的推进都仿佛是在模拟一个真实的工程项目流程。我特别欣赏作者对于细节的处理，比如对于特定参数设置的微小调整如何对最终结果产生巨大影响的剖析，那种深入骨髓的洞察力，绝对不是新手能写出来的。它仿佛是一本“防坑指南”，提前预见了你在实际操作中可能会遇到的那些让人抓狂的小问题，并给出了清晰的规避策略。读完之后，我感觉自己像是进行了一次高强度的“实战演习”，知识体系得到了极大的强化和重构。

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