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出版者:西北工大

作者:姜澄宇 编

出品人:

页数:531

译者:

出版时间:2006-9

价格:150.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787561221327

丛书系列:

图书标签:

• 制造工程
• 先进制造
• 机械工程
• 材料科学
• 工业工程
• 生产技术
• 自动化
• 工艺学
• 工程材料
• 精密制造

现代材料科学与结构设计：面向极端环境应用的创新路径 本书简介 本书深入探讨了现代材料科学的前沿进展及其在复杂结构工程设计中的应用，尤其聚焦于极端工作环境下的性能优化与可靠性提升。我们构建了一个跨学科的知识框架，将微观尺度的材料本征特性与宏观尺度的结构响应紧密联系起来，旨在为工程师和研究人员提供一套系统化、可操作的设计与分析工具。 第一部分：先进材料体系的本征特性研究 第一章：超高性能复合材料的界面调控与力学行为 本章首先回顾了高性能纤维增强复合材料（如碳纤维、陶瓷基复合材料）在航空航天和深海工程中的应用背景。重点剖析了增强相与基体之间的界面行为，这是决定复合材料整体性能的关键因素。我们详细讨论了新型界面改性技术，包括化学气相沉积（CVD）涂层、纳米粒子增强的界面层以及动态交联技术，用以提高界面粘结强度、韧性以及抗热震能力。通过引入非破坏性检测（NDT）技术，如超声波层析成像，对界面缺陷进行实时监测和表征。计算模拟方面，引入了基于离散元方法（DEM）和有限元分析（FEA）的微观尺度模型，精确预测在复杂应力状态下，界面脱粘、基体开裂的演化路径和临界载荷。 第二章：功能梯度材料（FGM）的梯度设计与热力耦合分析 功能梯度材料以其梯度变化的组成和微观结构，成为解决传统材料界面热应力集中问题的理想选择。本章详细阐述了FGM的制备技术，包括增材制造（如激光熔覆、电子束选区熔化）和粉末冶金技术在实现精确梯度分布上的优势与挑战。材料组分沿厚度的连续变化，使得材料在热障、高载荷等极端条件下表现出优异的性能平衡。理论分析部分，聚焦于傅里叶热传导定律在非均匀介质中的修正形式，以及如何利用梯度函数（如幂律、指数律）来优化热梯度与机械梯度的匹配。案例分析集中在燃气轮机叶片和核反应堆包壳材料，探讨了如何通过梯度设计，有效降低热梯度下的蠕变速率和疲劳裂纹萌生。 第三章：自修复与智能响应材料 本章聚焦于下一代具有环境感知和主动响应能力的“活的”材料系统。自修复材料的机制被深入剖析，包括微胶囊破裂释放修复剂、热响应性聚合物的流动填充，以及基于可逆化学键（如Diels-Alder反应）的本征修复机制。对于智能响应材料，本书重点研究了形状记忆合金（SMA）、压电陶瓷在传感与作动中的应用。特别关注了多刺激响应（如温度、应力、电场联合作用）下的响应阈值和可持续性。在结构层面上，设计了嵌入式传感网络，用于实时评估材料损伤状态，并触发局部修复过程，从而延长结构的使用寿命。 第二部分：面向极端环境的结构设计与失效分析 第四章：高温与蠕变断裂力学 在超过材料熔点50%的工作温度下，蠕变和高温疲劳成为结构可靠性的主要威胁。本章系统梳理了高温断裂力学的核心理论，包括Norton-Bailey模型、Path-Independent积分（如C积分）在蠕变损伤评估中的应用。我们详细讨论了镍基高温合金和陶瓷材料在超高应力下的蠕变机理，区分了扩散蠕变、位错蠕移等不同主导机制。针对复杂载荷历史，引入了“等效线性损伤”的概念，将非线性蠕变累积转化为等效的线性疲劳累积，以简化寿命预测。重点分析了高温应力松弛现象对预紧力的影响，并提出了螺栓连接等关键接头的长期可靠性保障策略。 第五章：高周疲劳与低周疲劳的跨尺度建模 疲劳失效是工程结构最常见的失效模式。本书将疲劳分析分为宏观的低周疲劳（LCF）和微观的超高周疲劳（HCF）。LCF部分，基于Manson-Coffin关系和应力-应变方法，探讨了塑性累积与疲劳寿命的关系，并引入了累积损伤模型（如Miner法则的修正版本）来处理变幅载荷。HCF部分，重点分析了表面完整性、微小夹杂物和微裂纹对疲劳寿命的决定性影响。我们采用了基于断裂韧性（K-或G-参数）的疲劳裂纹扩展模型，并结合电子显微镜技术（SEM/EBSD）对裂纹萌生点的微观特征进行了深入表征，强调了残余应力和表面处理（如喷丸强化）在抑制HCF中的关键作用。 第六章：冲击载荷下的动态响应与防护结构设计 针对爆炸、高速撞击等高能量冲击事件，本章研究了材料的速率敏感性、过塑性效应及动态失稳问题。材料本构关系从静态模型扩展到黏塑性模型（如Johnson-Cook模型和Voce模型），以准确描述材料在极高应变率下的流动应力和应变硬化行为。在结构设计方面，本书着重介绍了侵彻过程的能量耗散机制，包括分层吸收、材料塑性变形以及空腔形成。设计方法涵盖了多层夹层结构（Sandwich Structures）的优化，如如何通过调整芯层与蒙皮层的材料组合，实现最大化的吸能效率和最小化的结构穿透深度。同时，对波传播和应力波反射理论在冲击防护分析中的应用进行了详细阐述。 第三部分：先进制造与全生命周期可靠性评估 第七章：增材制造（AM）结构件的冶金缺陷与性能均一性 增材制造（如选区激光熔化SLM）为复杂结构设计带来了革命，但其层层堆积的制造过程引入了独特的冶金挑战。本章详细分析了增材制造过程中存在的关键缺陷，包括未熔合的孔隙、残余应力、晶粒粗大化和各向异性。针对这些问题，我们提出了针对性的后处理工艺，如热等静压（HIP）以消除内部孔隙，以及热处理优化微观组织。性能评估方面，强调了各向异性对疲劳性能和蠕变性能的影响，并提出了基于增材制造特定缺陷模型的寿命预测框架，以确保AM部件在关键结构中的可靠性。 第八章：耦合失效模式的结构可靠性分析 现实中的工程系统往往面临多种失效模式的耦合作用（例如，疲劳-腐蚀协同作用、蠕变-辐照损伤）。本章引入了概率可靠性方法（如一次/二次可靠性指标RM）来处理材料性能和载荷分布的随机性。重点讨论了载荷路径依赖性损伤累积模型，并使用蒙特卡洛模拟和随机过程理论，对服役中的复杂结构进行全寿命可靠性评估。最后，本书提出了一种基于风险导向的维护策略（RBM），将结构状态监测（SHM）数据融入可靠性模型，实现从预防性维护到状态依赖性维护的转变，从而优化资源配置，最大化结构剩余寿命。 本书面向材料科学家、结构工程师、制造工艺专家以及从事极端环境工程研究的高校师生，是理解和掌握现代结构可靠性工程学中关键科学问题的权威参考。

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这本书《制造工程进展》以其广博的知识和前沿的视角，彻底刷新了我对现代制造业的认知。它不仅仅是一本技术手册，更是一部关于制造业演进史的精彩解读。我尤其被书中关于“人机协作”的论述所打动。在自动化程度不断提高的今天，如何让机器人与人类工人高效、安全地协同工作，是摆在制造业面前的一大挑战。书中通过对协同机器人（cobots）在装配生产线上的应用案例的深入剖析，展示了它们如何能够承担重复性、危险性或高精度的工作，从而解放人类工人，让他们能够专注于更具创造性和更高价值的任务。我印象深刻的是，书中提到一家汽车零部件制造商，引入协同机器人后，工人的工作满意度大幅提升，产品的良品率也提高了8%。这不仅仅是技术上的革新，更是对工作模式和社会价值的重新定义。此外，书中关于“敏捷制造”的探讨，也给我带来了很多启发。在快速变化的市场需求面前，传统的刚性生产模式已经难以适应。作者介绍了企业如何通过模块化设计、柔性生产线以及先进的生产执行系统（MES），实现快速响应客户需求，实现小批量、多品种的生产。我尤其欣赏书中对供应链协同的论述，通过建立更加紧密的供应商和客户关系，实现信息的实时共享和流程的协同优化，从而提升整个价值链的效率和韧性。这本书让我看到了制造业在适应时代变革中的无限活力。

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这本《制造工程进展》真是一本令人振奋的书，它如同一盏明灯，照亮了当前制造业不断演进的各个角落。在阅读过程中，我最深刻的感受是作者对于“进展”这一概念的理解和把握。它不仅仅是陈述技术上的突破，更是一种思维模式的转变，一种对未来生产方式的深远洞察。例如，书中关于智能制造的论述，我感觉并非简单地罗列工业4.0的技术堆栈，而是深入剖析了这些技术如何协同工作，如何从根本上改变生产流程的效率、灵活性以及最终产品的质量。它提到了机器学习在预测性维护中的应用，这不仅仅是减少停机时间，更是对整个设备生命周期管理的一次革命。作者用了很多生动的案例，比如汽车制造行业如何通过AI优化生产线调度，使得生产周期缩短了15%，同时降低了能耗。此外，在材料科学与制造工艺的结合方面，我也看到了令人惊叹的创新。书中对增材制造（3D打印）在航空航天领域的应用进行了深入探讨，不仅仅是打印复杂的几何形状，更是通过材料的精准控制，制造出性能远超传统工艺的产品。我尤其被书中关于“按需制造”的概念所吸引，它打破了传统批量生产的桎梏，为个性化定制提供了无限可能。书中对这些前沿技术的阐述，语言通俗易懂，即使是非专业人士也能从中获得深刻的理解。它让我看到了制造业的无限潜力，也对未来的职业发展有了更清晰的认识。这本书绝对是所有对现代制造技术感兴趣的人的必读书籍。

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阅读《制造工程进展》这本书，如同走进了一座充满智慧和创新的宝库，它为我打开了认识现代制造业的新视角。我特别被书中关于“模块化与平台化制造”的论述所吸引。作者深入探讨了如何通过将复杂的生产系统分解为可独立开发、测试和集成的模块，以及建立通用的制造平台，来提升生产的灵活性、效率和可重用性。我印象深刻的是，书中提到一家大型设备制造商，成功地应用了模块化设计理念，使得不同型号的产品能够共享大量的标准模块，从而显著缩短了产品开发周期，降低了制造成本，并且能够快速响应客户的定制化需求。这种“搭积木”式的制造方式，为制造业带来了前所未有的灵活性。此外，书中对“远程监控与诊断”在制造业中的应用也进行了详尽的阐述。作者介绍了如何通过物联网技术和先进的通信协议，实现对生产设备和生产过程的实时远程监控和诊断，从而能够及时发现潜在的故障，并进行远程干预和维护，极大地减少了停机时间和维修成本。我尤其欣赏书中对不同远程监控解决方案的比较分析，以及它们在不同行业和应用场景下的适用性。这本书让我看到了制造业在提升运营效率和可靠性方面的巨大潜力，尤其是在应对偏远地区或特殊环境下的生产需求时。

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深入阅读《制造工程进展》这本书，我被其涵盖的深度和广度深深吸引。作者对现代制造业的各个关键领域都有着极为独到的见解。我尤其关注书中关于“先进机器人技术”的部分。它不仅仅是简单地介绍工业机器人的种类和功能，更是深入探讨了机器人技术如何与人工智能、计算机视觉等前沿技术深度融合，从而实现更高级别的自动化和智能化。书中对软体机器人和仿生机器人的介绍，让我看到了制造业的未来发展方向——更加灵活、适应性更强的机器人将能够胜任更多复杂、精细化的任务。我印象深刻的是，书中提到一项利用仿生机器人进行精密零部件组装的技术，其精度和效率远超传统的人工操作，并且能够处理一些对于人类来说过于精细或危险的任务。此外，书中对“预测性维护”这一概念的详细论述，也给我留下了深刻的印象。通过结合传感器数据、历史运行记录以及机器学习算法，企业能够预测设备可能发生的故障，并在故障发生前进行主动维护，从而最大程度地减少停机时间，提高生产效率。我尤其欣赏书中对不同预测性维护策略的比较分析，以及如何根据具体的设备和生产环境选择最合适的方案。这本书让我看到了制造业在提升运营效率和可靠性方面的巨大潜力。

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《制造工程进展》这本书的阅读体验非常独特，它像一位睿智的导师，循序渐进地引导我探索制造业的无限可能。我最欣赏作者在解释复杂概念时的清晰度和逻辑性。书中关于“工业物联网”（IIoT）的章节，将抽象的技术术语转化为生动的应用场景，让我对物联网设备如何连接、通信和共享数据有了更直观的理解。它不仅仅是简单的设备联网，更是构建了一个能够感知、分析和响应的智能生产网络。我尤其被书中提到的一个案例，一家食品加工厂如何利用IIoT传感器实时监控生产过程中的温度、湿度和菌落等关键参数，从而确保产品安全，并及时发现和纠正潜在的生产问题。这种基于数据的决策，不仅提高了食品安全水平，还减少了大量的资源浪费。另外，书中对“大数据分析”在制造业中的应用也进行了详尽的阐述。作者介绍了如何通过收集和分析生产过程中的海量数据，识别生产瓶颈，优化工艺参数，甚至预测设备故障。我印象深刻的是，书中提到一家航空公司如何利用大数据分析来优化飞机发动机的维护计划，将原本定期的维护改为基于实际运行状态的预测性维护，从而节省了大量的维护成本，同时提高了飞机的可靠性。这种对数据的深度挖掘和应用，是未来制造业的核心竞争力所在。这本书让我对数据驱动的制造模式有了更深刻的认识。

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《制造工程进展》这本书的出版，可以说是为当前制造业领域的学术界和工业界注入了一股强劲的新鲜空气。我尤其欣赏作者在论述过程中的那种严谨的学术态度和前瞻性的视野。书中对数字化转型在制造业中的驱动作用进行了系统性的梳理，从供应链的透明化到客户体验的个性化，都给予了深刻的解读。我特别注意到书中关于“数字孪生”技术在产品生命周期管理中的应用，这不仅仅是创建一个虚拟模型，而是通过实时数据连接物理世界和数字世界，从而实现更精准的模拟、优化和预测。书中通过一个详细的案例，展示了某电子产品制造商如何利用数字孪生技术，在设计阶段就发现了潜在的设计缺陷，避免了高昂的后期修改成本，并极大地缩短了产品上市时间。这种将理论研究与实际应用相结合的方式，使得本书具有极高的参考价值。另外，书中关于可持续制造的章节，也给我留下了深刻的印象。在日益严峻的环境压力下，制造业必须承担起更大的责任。作者探讨了循环经济原则在制造业中的落地，从材料选择、能源利用到废弃物处理，都提出了切实可行的解决方案。书中提到的一些企业，通过引入绿色制造技术，不仅降低了对环境的影响，还带来了显著的成本效益。这种“绿色”与“效益”的双赢模式，是未来制造业发展的必然趋势。这本书为我打开了新的思路，让我看到了制造业在应对全球性挑战方面的巨大潜力。

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《制造工程进展》这本书以其深刻的分析和前瞻性的视野，成功地将复杂的制造工程概念转化为易于理解的见解。我尤其被书中关于“智能化供应链管理”的论述所吸引。在当今高度互联的全球经济中，一个高效、敏捷的供应链对于制造业的成功至关重要。作者详细阐述了如何利用大数据、人工智能以及区块链等技术，实现供应链的端到端可见性、自动化以及优化。我印象深刻的是，书中提到一家消费电子产品制造商，通过实施智能供应链管理，实现了对原材料库存的精准预测，以及对生产计划的动态调整，从而成功地应对了市场需求的剧烈波动，并大幅降低了库存成本。这种将信息技术与实体制造相结合的模式，是未来制造业的核心竞争力。此外，书中对“可持续制造”的探讨也给我留下了深刻的印象。作者强调了制造业在环境保护和社会责任方面的关键作用，并提出了一系列创新的解决方案，包括使用环保材料、优化能源效率以及实施循环经济原则。我尤其欣赏书中对“绿色设计”和“生命周期评估”等概念的详细介绍，以及它们如何在产品设计和生产过程中发挥重要作用。这本书让我看到了制造业在应对环境挑战的同时，实现经济效益和社会效益最大化的巨大潜力。

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阅读《制造工程进展》这本书，我深深地被其对制造业前沿技术和未来发展趋势的深刻洞察所折服。我尤其被书中关于“数字工厂与虚拟现实（VR）/增强现实（AR）的融合应用”的论述所吸引。作者详细阐述了如何利用VR/AR技术，为工厂的规划、设计、操作和维护带来革命性的变化。我印象深刻的是，书中提到一家汽车工厂，通过使用VR技术进行生产线的布局设计和模拟，能够提前发现潜在的设计缺陷和操作瓶颈，从而避免了在实际建设过程中高昂的返工成本。同时，AR技术也被应用于工人的培训和现场指导，他们可以通过AR眼镜实时获取设备信息、操作指南和故障排除步骤，极大地提高了工作效率和准确性。这种虚拟与现实的融合，正在重塑制造业的每一个环节。此外，书中对“网络安全在智能制造中的重要性”的探讨也给我留下了深刻的印象。随着制造业的数字化、网络化和智能化程度不断提高，网络安全问题也日益突出。作者强调了如何构建 robust 的网络安全防护体系，以保护关键的生产数据和控制系统免受攻击。我尤其欣赏书中对不同网络安全威胁的识别，以及相应的防御策略和最佳实践的介绍。这本书让我看到了制造业在拥抱新技术的同时，必须高度重视安全保障，以确保生产的连续性和数据的完整性。

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《制造工程进展》这本书以其深刻的洞察力和广泛的覆盖面，为我理解制造业的演进轨迹提供了宝贵的指引。我尤其被书中关于“人工智能在质量控制中的应用”的论述所吸引。作者详细阐述了如何利用机器学习、深度学习以及计算机视觉技术，实现对产品质量进行更精准、更高效的检测和分析。我印象深刻的是，书中提到一家半导体制造商，通过部署基于深度学习的视觉检测系统，能够以前所未有的速度和精度识别出微小的缺陷，从而极大地提高了芯片的良品率，并降低了人工检测的成本和错误率。这种AI驱动的质量控制，不仅提升了产品的可靠性，也为企业带来了显著的经济效益。此外，书中对“增材制造（3D打印）的未来发展趋势”的探讨也给我留下了深刻的印象。作者不仅介绍了3D打印在原型制作和复杂零件制造方面的现有应用，更展望了其在批量生产、个性化定制以及新材料开发等方面的巨大潜力。我尤其欣赏书中对不同3D打印技术的比较分析，以及它们在不同行业和应用场景下的优劣势。这本书让我看到了制造业在技术创新和工艺升级方面的无限可能，尤其是在制造高性能、定制化产品方面。

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《制造工程进展》这本书的每一个章节都充满了令人振奋的洞察和实用的知识，它为我理解制造业的未来发展方向提供了宝贵的视角。我尤其被书中关于“人机协同的下一代生产模式”的论述所吸引。作者并非将机器人视为人类的替代品，而是强调了人与机器之间更深层次的协同与赋能。书中详细阐述了如何通过设计更加人性化的交互界面、优化工作流程以及提供充分的培训，让工人能够与机器人成为高效的合作伙伴。我印象深刻的是，书中介绍的一家医疗器械制造商，通过引入高精度机器人辅助进行微创手术器械的装配，极大地提高了产品的精度和一致性，同时也减轻了工人的体力负担，让他们能够专注于质量控制和工艺优化。这种人机协同的模式，不仅提升了生产效率，更提升了产品的质量和员工的满意度。另外，书中对“价值流分析”在现代制造中的应用也进行了深入的探讨。作者强调了如何通过识别和消除生产过程中的浪费，优化价值流，从而实现生产效率的提升和成本的降低。我尤其欣赏书中通过一个具体的制造案例，展示了如何运用价值流图，识别出生产线上的瓶颈环节，并通过一系列改进措施，成功缩短了生产周期，降低了在制品库存，并最终提升了客户满意度。这本书让我看到了制造业在追求卓越运营和持续改进方面的无限可能。

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