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出版者:清华大学出版社

作者:高玉芬

出品人:

页数:87

译者:

出版时间:2005-8

价格:10.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787301091180

丛书系列:

图书标签:

• 工程制图
• 机械制图
• 工程绘图
• 习题集
• 教材
• 练习
• 工程基础
• 技术绘图
• 图学
• 制图规范

现代工业设计中的材料科学与应用 图书简介 本著作深入探讨了现代工业设计领域中材料科学的核心概念、前沿发展及其在实际产品开发中的具体应用。本书旨在为设计专业学生、从业工程师以及对跨学科知识感兴趣的读者提供一个全面、系统且富有洞察力的知识框架，帮助他们理解材料的内在属性如何决定设计的美学、功能、可持续性和制造成本。 全书共分为六大部分，层层递进，构建起从微观结构到宏观应用的全景图谱。 第一部分：材料科学基础与设计思维的融合 本部分首先回顾了工程材料的基本分类——金属、陶瓷、高分子材料和复合材料的晶体结构、微观组织及其对宏观力学性能（如强度、刚度、韧性、疲劳寿命）的影响。我们重点阐述了“结构决定性能，性能决定功能”的材料设计哲学。特别强调了设计思维在材料选择过程中的主导作用：不是被动地接受现有材料，而是主动地基于产品需求（如耐热性、生物相容性、光学特性）反向推导出所需的材料特性。 我们引入了“设计约束矩阵”，这是一个用于量化评估和比较不同材料方案的工具，它不仅考虑传统的热力学和力学参数，还融入了环境影响、生命周期成本（LCC）以及用户感官反馈等非传统设计指标。对于初学者而言，这一部分是建立扎实理论基础的关键。 第二部分：先进金属材料的性能优化与轻量化设计 针对航空航天、汽车制造等对重量和强度要求极高的行业，本部分聚焦于先进金属材料的最新进展。详细分析了高熵合金（HEAs）的“四高一低”特性及其在极端环境下的潜力。我们对增材制造（Additive Manufacturing, AM）技术中金属粉末床熔融（PBF）工艺的残余应力控制、晶粒取向与各向异性性能进行了深入的建模和实验验证。 此外，特种铝锂合金、镁合金的表面改性和晶粒细化技术被作为轻量化设计的核心策略进行探讨。书中通过多个工业案例，展示了如何通过优化晶界工程和析出相控制，将金属材料的承载能力提升至新的水平，同时确保加工的可行性。 第三部分：高分子材料的智能响应与功能化 高分子材料是消费电子、医疗器械和柔性电子领域不可或缺的基石。本部分摒弃了对传统热塑性塑料和热固性树脂的简单介绍，转而深入研究了功能化聚合物。重点分析了形状记忆聚合物（SMPs）和自修复聚合物的分子机制，以及如何通过化学交联密度和嵌段共聚物的设计来调控其响应速度和恢复精度。 特别关注了导电聚合物和压电聚合物在“可穿戴技术”中的应用。书中包含了详细的配方设计指南，指导读者如何通过纳米填料（如碳纳米管、石墨烯片层）的均匀分散来赋予普通塑料导电性或电磁屏蔽能力，同时不显著牺牲其机械柔韧性。 第四部分：陶瓷材料在极端环境下的应用与结构集成 结构陶瓷（如氮化硅、碳化硅）以其卓越的耐高温、耐磨损和化学惰性而著称。然而，其固有的脆性一直是工业应用中的主要障碍。本部分着重介绍了增强陶瓷韧性的策略，包括引入纤维增韧（CFRC/C/SiC）、梯度材料设计以及利用纳米晶粒界限工程来抑制裂纹扩展。 此外，我们详细探讨了先进陶瓷基复合材料（CMCs）在燃气轮机热端部件中的应用潜力，并对比了传统陶瓷涂层技术与整体结构设计方法的优劣。书中还收录了生物陶瓷（如羟基磷灰石）在骨科植入物中的生物活性和降解速率的精准控制方法。 第五部分：复合材料的界面控制与多尺度建模 复合材料是实现材料性能“定制化”的关键技术。本章的核心在于理解增强相与基体之间的“界面”。我们分析了纤维增强复合材料（FRPs）中界面粘结强度对宏观疲劳性能的决定性影响，并介绍了等离子体处理、偶联剂技术等界面修饰方法。 对于层压板和夹层结构，书中提供了详细的层合板理论（Classical Lamination Theory, CLT）应用实例，并引入了有限元分析（FEA）中处理界面脱层的模拟技巧。此外，对自适应复合材料（如嵌入式传感器和执行器）的设计思路进行了前瞻性探讨。 第六部分：可持续性设计与材料的生命周期管理 面对全球环境挑战，本部分将可持续性置于材料选择的核心地位。我们不仅讨论了生物基材料（如PLA、PHA）的力学性能局限性，更重要的是，探讨了如何通过工程设计来克服这些局限，使其适用于中短期寿命的产品。 关键内容包括：材料的回收性（Design for Recyclability, DFR）评估标准、生命周期评估（LCA）工具的实际操作指南，以及如何利用“材料护照”概念来追踪和优化材料的闭环流动。本书倡导的设计原则是：选择最合适的材料，而非性能最顶尖的材料，以实现最小的环境足迹。 通过本书的学习，读者将能够跨越传统学科壁垒，将材料科学的深度知识转化为富有创新性、可靠性和环境责任感的产品设计方案。本书配有大量真实工业案例分析、定量计算习题以及前沿技术展望，确保理论与实践的紧密结合。

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这部习题集的内容之丰富，简直让人目不暇接。光是看着目录，就能感受到编者在选题上的用心良苦。各种工程领域的经典例题层出不穷，从基础的平面几何投影到复杂的机械零件图绘制，每一个知识点都被拆解得细致入微。我特别喜欢它在不同章节之间设置的难度递进关系，让你在解决完基础题后，能自然而然地过渡到更具挑战性的综合应用题。很多题目都配有清晰的步骤解析，即便是我这个初学者，也能跟着图文并茂的指导，一步步攻克难关。这本书真正做到了理论与实践的完美结合，让我深刻理解了制图标准背后的逻辑，而不是死记硬背那些晦涩难懂的规范。

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从一个资深技术人员的角度来看，这本书的价值在于它对行业最新标准的紧密跟进。制图规范一直在更新迭代，而这本书的内容显然是经过精心校订和更新的，确保我们所学的知识是与时俱进的。它不仅涵盖了基础知识，更深入探讨了许多高级主题，比如面向对象的绘图方法和数字化建模的前期准备知识。我发现，即便是对于我们这些已经工作多年的人来说，重新梳理一遍这些经典习题，也能发现自己过去理解上的细微偏差。这本书是检验和巩固专业知识的绝佳工具，它迫使你不仅要知道“怎么画”，更要知道“为什么这么画”。

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拿到这本书的时候，我最大的感受就是它的“实战性”。它不是那种高高在上、只谈理论的教科书，而是更像一位耐心的实战教练。每一道习题都模拟了实际工程中的场景，让你在练习的过程中，不知不觉地就掌握了如何将三维的物体在二维平面上准确表达。书中的插图和示例图都非常专业，线条清晰，标注规范，这对于培养我们严谨的制图习惯至关重要。我发现，很多其他资料中含糊不清的地方，在这本书里得到了非常明确的阐释，尤其是那些关于视图选择和剖面画法的技巧，简直是“点睛之笔”。这本书极大地提升了我对工程图纸的阅读和理解能力，让我不再害怕面对那些复杂的装配图。

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我必须得说，这本习题集的排版设计简直是一流的。它不是那种密密麻麻、让人望而生畏的厚重典籍，而是采用了大量留白和清晰的章节划分，使得学习过程变得轻松愉快。字体大小适中，图例清晰可辨，即便是长时间面对图纸进行练习，眼睛也不会感到特别疲劳。更值得称赞的是，它对一些易错点进行了特别的强调和归纳，这些小小的提示往往能在关键时刻帮我避开陷阱。这种注重用户体验的设计思路，让学习不再是枯燥的任务，而更像是一场有条不紊的探索之旅。它让“学制图”这件事本身，都变得赏心悦目起来。

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这本书的独特之处在于它对学习方法论的引导。它不仅仅是提供题目和答案，更重要的是教会了读者如何系统性地思考问题。很多习题后面附带的“解题思路分析”，是这本书的灵魂所在。它引导你从多个角度审视问题，培养一种结构化的空间想象能力。例如，在处理复杂的零件图时，它会提示你先进行“分解”，再进行“组合”，这种思维框架的建立，远比单纯的机械练习更有价值。读完并做完这本书的习题后，我感觉自己不再是机械地套用公式，而是真正拥有了将抽象概念转化为精确图形的能力，这对于任何工程技术人员来说，都是一笔宝贵的财富。

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