优化设计及应用(修订版) (平装) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民交通出版社

作者:孙国正编

出品人:

页数:228 页

译者:

出版时间:2000年1月1日

价格:24.0

装帧:平装

isbn号码:9787114036996

丛书系列:

图书标签:

• 优化设计
• 工程优化
• 数学模型
• 算法
• 应用
• 工程技术
• 高等教育
• 教材
• 平装
• 修订版

《精益求精：现代工程的优化设计与实践》 在瞬息万变的现代工业与科技领域，效率、性能和成本的优化是企业赢得竞争优势的核心要素。本书《精益求精：现代工程的优化设计与实践》并非一本探讨某特定领域“优化设计”概念的修订版本，而是旨在为广大工程技术人员、研究学者以及对创新设计充满热情的读者，提供一套全面、系统且具有前瞻性的方法论和实践指南。 本书的出发点，在于深刻理解“优化”的本质——它不仅仅是简单的数值调整，而是贯穿于产品生命周期各个环节的系统性思维过程。从概念构思、方案选择，到详细设计、制造过程，乃至产品使用与维护，每一个阶段都蕴藏着提升效率、降低损耗、提升性能的巨大潜力。本书将引导读者超越传统的、孤立的设计思维模式，建立起一种全局观，认识到不同设计参数、工艺约束、材料选择以及环境因素之间的复杂相互作用，并学会如何驾驭这些关系，以实现最优化的设计结果。 核心内容与章节概览： 全书围绕“理论指导实践，工具赋能创新”的宗旨展开，力求理论的严谨性与实践的可操作性并重。 第一部分：优化设计的基石——理论与方法论 导论：何为真正的优化？ 本章将深入剖析“优化”在工程领域的深层含义，区分“局部最优”与“全局最优”，阐述为何在复杂系统中，全局最优的设计方案往往能带来颠覆性的价值。我们将探讨优化设计的历史演进，以及其在现代工程中的不可或缺性。 数学模型与优化算法： 理论是优化的灵魂。本章将介绍构建有效数学模型的基本原则，包括如何准确描述设计变量、目标函数以及约束条件。在此基础上，我们将系统梳理和讲解各类经典与前沿的优化算法，如线性规划、非线性规划、组合优化、启发式算法（如遗传算法、粒子群优化）、以及全局优化方法。每种算法的适用场景、优劣势分析以及实现思路都将得到详尽阐述，并辅以易于理解的数学推导。 概率与统计在优化中的应用： 现实世界的工程问题往往伴随着不确定性。本章将聚焦于如何运用概率论与数理统计的方法，处理参数的随机性、模型的近似性以及测量误差，从而设计出鲁棒性更强的优化方案。我们将探讨蒙特卡洛模拟、响应面法等在不确定性优化中的应用。 第二部分：现代工程中的优化实践——跨领域应用 结构与材料的优化设计： 在航空航天、汽车制造、土木工程等领域，材料的轻量化、结构的强度与刚度的最大化至关重要。本章将深入探讨拓扑优化、尺寸优化、形状优化等技术在提升结构性能、减少材料消耗方面的应用。我们将通过案例分析，展示如何利用先进的仿真软件与优化算法，设计出既坚固又轻巧的结构。 过程与系统优化： 制造流程、能源系统、物流网络等复杂系统的优化，是提升企业整体效率和竞争力的关键。本章将介绍离散事件仿真、流程建模、网络流优化等方法，用于分析和改进生产线、供应链、能源分配等系统，实现资源的最优配置、吞吐量的最大化以及成本的最优化。 产品性能与可靠性优化： 提升产品在设计阶段的性能指标，并确保其在整个生命周期内的可靠性，是赢得市场和客户的关键。本章将探讨参数设计、公差设计、失效模式与影响分析（FMEA）、以及可靠性增长模型等，如何协同作用，从源头上减少产品缺陷，延长产品寿命。 智能化与自适应优化： 随着人工智能和机器学习技术的发展，优化设计正迈向智能化和自适应的新阶段。本章将介绍如何利用机器学习模型进行数据驱动的优化，如通过神经网络预测性能，利用强化学习进行动态优化决策。我们将探讨如何构建能够根据实时反馈进行自我调整和优化的智能系统。 第三部分：实现优化设计——工具与策略 仿真技术与优化器集成： 高效的仿真工具是优化设计的重要支撑。本章将介绍各类主流的工程仿真软件（如有限元分析、计算流体动力学等），以及如何将其与优化算法有机结合，构建高效的“仿真-优化”一体化流程。 面向实践的设计考量： 优化设计并非空中楼阁，必须考虑实际的制造约束、成本限制、法规要求以及用户体验。本章将强调在优化过程中引入这些实际因素的重要性，并提供相应的策略和方法。 案例研究与最佳实践： 通过精心挑选的、具有代表性的跨领域案例，本书将生动地展示优化设计方法论在实际工程问题中的应用。这些案例将涵盖从微观零件设计到宏观系统优化的不同尺度，并总结出可借鉴的最佳实践经验。 本书特色： 系统性与前瞻性： 本书并非零散的技术介绍，而是构建了一个完整、连贯的优化设计理论框架，并前瞻性地探讨了智能化与自适应优化等未来趋势。 理论与实践的深度融合： 既有严谨的数学理论讲解，又辅以大量工程实践案例，帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。 跨领域视角： 覆盖结构、材料、过程、系统、性能、可靠性等多个工程领域，为读者提供广阔的视野。 强调工具的运用： 详细介绍如何有效利用现代仿真软件和优化工具，提升设计效率和质量。 面向读者： 适合本科高年级学生、研究生、工程师、研发人员、以及对创新工程设计感兴趣的广大读者。 《精益求精：现代工程的优化设计与实践》旨在成为每一位致力于提升工程设计水平、追求卓越性能、降低运营成本的工程师们的案头必备。它将帮助您掌握优化设计的精髓，解锁创新潜能，在激烈的市场竞争中脱颖而出，实现工程技术的每一次飞跃。

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这本书的封面设计实在让人眼前一亮，那种简洁中透着深邃的蓝灰色调，很容易吸引到理工科背景的读者。我拿到手后，首先翻阅了一下目录，发现它涵盖了从基础的优化理论到各种工程领域的实际应用，内容组织得非常系统和严谨。作者似乎非常注重理论与实践的结合，每一个章节后面都附带了大量的案例分析，这对于我们这些希望将书本知识转化为实际解决问题的能力的人来说，简直是太及时了。特别是关于约束优化和非线性规划的那几章，讲解得深入浅出，即便是初次接触这些复杂数学模型的读者，也能在其中找到清晰的逻辑脉络。我记得有个关于结构拓扑优化的章节，作者不仅详细介绍了算法的每一步迭代过程，还配上了清晰的流程图，让原本晦涩难懂的计算过程变得可视化了许多。这种对细节的把控，体现了作者深厚的学术功底和丰富的工程经验。整体而言，这本书不仅仅是一本教材，更像是一本实用的工具手册，随时可以翻阅，从中汲取解决复杂工程问题的智慧。书中的排版也很舒服，字号大小适中，注释清晰，长时间阅读也不会感到视觉疲劳，这点在专业书籍中尤为重要。

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从装帧质量上来说，这本平装书的纸张选择相当不错，印刷清晰度极高，即便是书中那些密密麻麻的数学公式和希腊字母，也能看得一清二楚，这一点对长时间阅读专业文献的读者来说，是极大的加分项。我发现这本书在术语的统一性上做得非常出色，从头到尾对同一个概念的表述都保持了高度一致，这大大减少了因术语混淆而产生的理解障碍。另外，作者在全书的最后部分提供了一个“未来展望”的章节，简要概述了当前优化设计领域尚未完全解决的挑战，比如对超大规模复杂系统的实时优化处理等，这让我对这个学科的前沿方向有了一个宏观的认识，激发了进一步深造和研究的兴趣。这本书不仅是一份知识的交付，更像是一种思维方式的熏陶，它教会我如何用一种结构化、量化、目标驱动的方式去审视和改进任何复杂的设计流程，无论是硬件设计还是软件架构，其底层逻辑都是相通的。购买这本书，无疑是对自身专业能力的一次有力投资。

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这本书给我最大的感受是它的“实用性”和“深度”达到了一个极高的平衡点。很多优化设计的书籍要么过于理论化，公式堆砌，让人望而却步；要么又过于浅尝辄止，仅仅介绍了几个简单的应用案例，缺乏深入的理论支撑。但这一本恰到好处地避开了这些陷阱。作者在讲解诸如拉格朗日乘数法这类经典理论时，并没有使用过于晦涩的术语，而是用贴近工程实际的语言来阐述其物理意义，这一点对于跨学科的工程师特别友好。我特别欣赏作者在案例选择上的独到眼光，他挑选的往往是那些具有典型代表性、且在多个工程领域都能找到对应难题的优化问题。比如，那个关于多目标优化下帕累托前沿分析的章节，通过一个复杂的机械系统设计问题，清晰地展示了如何在多个相互冲突的目标之间进行权衡取舍，帮助读者建立起更成熟的决策思维。这本书的价值在于，它不仅教会了你“如何做”优化，更重要的是，它训练了你“如何思考”一个设计问题应该被优化。

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我注意到这本书的修订版在内容更新上做得非常到位，尤其是在引入现代计算方法方面，明显跟上了时代的发展。相较于我之前看过的老版本，新版中对于全局优化策略的介绍更加丰富，特别是遗传算法和粒子群优化等群智能算法的应用案例，结合了最新的工程仿真软件接口进行说明，这使得书中的内容具有了很强的时效性。作者很巧妙地将这些前沿的随机优化方法与传统的确定性方法进行了对比，分析了它们各自在处理非光滑或多模态目标函数时的优势和局限。对我个人而言，书中关于参数估计与模型校正的章节尤其具有指导意义。作者提供的实际数据拟合和误差最小化示例，展示了如何将优化理论直接应用于实验数据的后处理中，这在我的科研工作中提供了直接可操作的思路。整个文本的逻辑链条非常紧密，从理论建立到算法选择，再到实际代码实现（虽然书中不直接给出代码，但提供的算法框架足够清晰），形成了一个完整的闭环教育过程，让人感到非常充实。

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说实话，这本书的阅读体验是相当有挑战性的，但这恰恰是我喜欢它的原因之一。它不是那种为了凑字数而堆砌基础概念的书，而是直接切入了问题的核心。书中涉及的数学推导非常扎实，很多地方需要读者具备一定的微积分和线性代数基础才能完全跟上作者的思路。我花了相当长的时间去消化其中关于灵敏度分析的部分，因为作者采用了非常严谨的数学证明来支撑结论，这让我在理解“为什么有效”而不是仅仅知道“如何使用”上收获颇丰。在应用方面，书中对几种主流优化算法的性能对比分析尤为精彩，不仅仅停留在理论上的优劣势比较，还深入探讨了不同算法在面对不同类型工程问题时，收敛速度和鲁棒性方面的实际表现差异。例如，在处理带有大量离散变量的组合优化问题时，作者引入的启发式算法的应用实例，极大地拓宽了我对优化技术边界的认知。这本书要求读者投入时间去思考和演算，它不会轻易地给出答案，而是引导你一步步构建起完整的知识体系，这对于培养独立解决复杂问题的能力至关重要，绝对是为那些不满足于表面知识的学习者量身定做的精品。

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