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出版者:化学工业

作者:杨健

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-3

价格:8.00元

装帧:

isbn号码:9787502523473

丛书系列:

图书标签:

• 气动控制
• 仪表
• 自动化
• 工业控制
• 气动技术
• 测量
• 传感器
• 过程控制
• 仪器仪表
• 控制系统

现代机械设计与制造技术前沿 本书深入探讨了当代机械设计与制造领域中的关键技术和发展趋势，旨在为工程技术人员、研究人员以及相关专业学生提供一个全面而深入的参考框架。全书结构严谨，内容详实，覆盖了从基础理论到尖端应用的多个层面。 第一部分：先进材料在机械结构中的应用 本部分聚焦于高性能工程材料的特性、选择与应用，特别是那些对提升机械系统可靠性、轻量化和耐用性至关重要的材料体系。 1. 结构陶瓷与复合材料的力学行为分析 详细剖析了碳化硅（SiC）、氧化锆等结构陶瓷的微观结构、断裂韧性及其在高温、高应力环境下的蠕变和疲劳特性。着重讨论了纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂、陶瓷基复合材料C/SiC）的各向异性力学性能建模，以及如何通过优化纤维铺层设计来控制宏观力学响应。内容包括界面粘合强度对整体性能的影响机制，以及疲劳裂纹的萌生与扩展路径分析。 2. 智能金属合金与超材料探索 系统介绍了形状记忆合金（SMA）如Ni-Ti合金的热机械耦合本构关系，包括其马氏体相变过程的非线性动力学描述。探讨了SMA在主动减振、自修复结构和微定位执行器中的应用案例。此外，对新型轻质高强度的点阵结构（Lattice Structures）进行了详尽的几何建模和有限元分析（FEA），阐述了如何通过调控孔隙率、晶胞几何形状来精确控制材料的等效弹性模量和屈服强度，实现超常的特定刚度指标。 3. 材料表面工程技术 覆盖了提升零部件表面耐磨损、耐腐蚀性能的先进技术。深入分析了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）在制备超硬薄膜（如类金刚石DLC膜、TiN涂层）中的工艺参数控制。对比研究了激光熔覆技术（Laser Cladding）在修复高价值零部件和原位复合材料形成方面的优势与挑战，包括熔池的快速凝固组织控制和残余应力管理。 第二部分：高性能机械系统的动力学与控制 本部分侧重于复杂机械系统的运动学解算、振动抑制以及基于现代控制理论的精确运动控制策略。 1. 复杂机构的运动学与动力学建模 详细阐述了多自由度并联机构（如Stewart平台）的运动学逆解与正解的迭代求解方法。在动力学方面，采用拉格朗日方程和牛顿-欧拉法对高速往复运动机构进行建模，重点分析了构件间的冲击、接触非线性，以及如何通过柔顺机构设计（Compliant Mechanisms）来消除运动副间的间隙（Backlash）。 2. 主动振动控制与噪声抑制技术 系统介绍了主动磁悬浮轴承（Active Magnetic Bearing, AMB）的电磁力模型、传感器反馈系统的设计及其鲁棒控制器的设计（如$H_infty$控制、滑模控制）。对于机械共振问题，探讨了响应性负载（Tunable Mass Dampers）和粘滞阻尼器的优化布局，并应用随机子空间辨识（Stochastic Subspace Identification, SSI）技术对实际设备的模态参数进行精确辨识。 3. 高精度伺服系统的实时反馈 聚焦于伺服电机驱动系统中的误差源识别与补偿。分析了编码器分辨率、驱动器死区和负载惯量变化对定位精度的影响。详细介绍了基于模型参考自适应控制（MRAC）和前馈补偿技术在消除周期性误差（如电机转子不平衡引起的振动）中的应用，以期达到纳米级的运动控制精度。 第三部分：增材制造（3D打印）的工艺优化与后处理 本部分探讨了从设计到成品的全流程增材制造技术，特别是针对金属零件的结构完整性保证。 1. 选择性激光熔化（SLM）的熔池过程模拟 深入研究了高能量密度激光束与金属粉末相互作用的物理过程。建立了考虑粉末床的初始热源模型，并利用CFD（计算流体力学）模拟了激光扫描过程中熔池内部的流体动力学行为，包括对气孔和未熔合缺陷的预测。讨论了残余应力在多层累积过程中的累积机制，以及如何通过优化扫描策略（如“之”字形、跳跃扫描）来梯度降低应力。 2. 增材制造件的微观结构表征与缺陷控制 详细描述了使用X射线断层扫描（X-CT）和扫描电子显微镜（SEM）对制造出的钛合金、铝合金零件内部孔隙率和枝晶结构进行定量分析的方法。重点阐述了热等静压（HIP）作为关键后处理步骤，如何通过塑性变形和扩散机制来消除内部微小孔隙，从而显著提升材料的疲劳寿命和冲击韧性。 3. 增材制造的设计规则与拓扑优化 介绍了面向增材制造（DfAM）的设计理念，包括最小化支撑结构、最大化孔隙率可控性。详细阐述了基于应力分布的应变能密度标准拓扑优化算法，用于生成仿生或晶格状的轻量化结构。讨论了如何将拓扑优化结果与SLM工艺约束（如最小壁厚、悬垂角度限制）进行反向迭代耦合，以确保设计可行性。 第四部分：工业物联网与数字孪生在机械维护中的集成 本部分关注如何利用信息技术手段实现对大型复杂机械系统的远程监控、预测性维护和生命周期管理。 1. 工业传感器网络与数据采集架构 分析了在恶劣工业环境下可靠工作的光纤传感器、压电传感器和电阻应变片的选型标准。阐述了数据总线技术（如EtherCAT, Profinet IRT）在保证高时间同步性下的应用，以及边缘计算节点在原始数据预处理中的作用，以降低云端传输负荷。 2. 机械健康状态监测（PHM）的信号处理 详尽介绍了用于故障特征提取的时频分析技术，包括小波包分解（Wavelet Packet Decomposition）和经验模态分解（Empirical Mode Decomposition, EMD）在分离不同频率冲击信号中的应用。重点阐述了基于深度学习（如卷积神经网络CNN）的滚动轴承故障模式分类模型构建，以及如何利用迁移学习适应不同工况下的模型泛化能力。 3. 数字孪生模型的构建与实时校准 阐述了如何将高保真度的有限元模型（FEM）与实时运行数据（温度、振动、负载）进行耦合，创建出动态更新的数字孪生体。讨论了参数化模型与实际运行参数之间的偏差修正算法，以及利用孪生体进行“What-If”情景分析，提前模拟不同运行策略对设备寿命的影响，从而实现精准的预测性维护调度。

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这本书的装帧设计确实很有品味，拿到手里的时候，那种略带磨砂质感的封面材质，搭配上烫金的书名字体，立刻给人一种沉稳而专业的印象。内页的纸张选择也相当考究，不是那种容易反光的劣质纸，阅读起来眼睛非常舒服，即使长时间盯着那些复杂的原理图和公式推导，也不会感到明显的疲劳。我尤其欣赏作者在版式编排上的用心，文字与图表的布局疏密得当，逻辑流线清晰可见，使得原本可能枯燥的理论讲解变得生动起来。比如，在介绍流体动力学基础概念的部分，作者巧妙地穿插了一些实际工业应用的案例插图，虽然这些插图本身没有直接涉及控制系统的具体细节，但它们极大地帮助我理解了那些抽象的物理过程是如何在现实世界中运作的。这本书的索引和目录编排得极为详尽，对于我这种需要频繁查阅特定章节的专业人士来说，无疑是一个巨大的便利。每一次翻阅，都能感受到作者对细节的极致追求，这不仅仅是一本工具书，更像是一件精心打磨的工艺品。

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从阅读体验上来说，这本书最大的特点是它的“韧性”。我不是说它不易损坏，而是指它在内容上的抗驳性和深度。我尝试着去寻找一些理论上的薄弱环节或者结论过于武断的地方，但似乎都找不到明显的破绽。作者在每一个关键结论的推导后，都附带了大量的实验数据或仿真结果的引用（虽然我无法验证这些引用的原始出处，但其逻辑自洽性是无可挑剔的）。最让我印象深刻的是，书中对“鲁棒性设计”这一概念的阐述，它不仅仅停留在数学公式的层面，而是将其提升到了一种设计哲学的高度，讨论了在信息不完全和环境持续变化的情况下，如何构建一个能够自我修正的系统框架。这种哲学层面的探讨，极大地拓宽了我对“控制”二字的理解边界。

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我是在一个偶然的机会下接触到这本大部头的，当时我正在为解决一个困扰已久的系统响应延迟问题而苦恼。坦白说，我原本对这种系统级的理论著作抱持着一丝敬畏，担心内容会过于晦涩难懂，充斥着我不太熟悉的数学语言。然而，这本书的引言部分，作者以一种近乎散文的笔调，探讨了人类对“精确调节”的永恒追求，这瞬间拉近了我与文字的距离。虽然书的主体内容是严谨的，但其行文风格中透露出一种对工程美学的执着。例如，书中对各种传感器和执行器的描述，虽然只是概述性的介绍，但那种对设备工作特性的深刻洞察，让我开始重新审视我们当前使用的那些硬件的局限性。书中对不同技术路线的对比分析也极其到位，即便是非核心章节，也提供了不少启发性的思考角度，让我明白，解决一个工程问题，往往需要从更宏观的视角去审视基础物理定律的约束。

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这本书的翻译质量非常高，这对于一本技术专业书籍来说至关重要。我阅读过不少原版引进的工程类书籍，往往因为翻译腔过重或者术语对应不准确而阅读困难。而这本《气动控制仪表》的译文，流畅自然，准确地捕捉了原文的专业语境。例如，对于一些描述流场特性的专业词汇，译者都采用了业界公认的标准术语，避免了歧义的产生。这种高质量的文本呈现，极大地降低了我的认知负荷，让我能把精力集中在理解复杂的系统逻辑上，而不是纠结于某个句子的晦涩表达。事实上，我甚至觉得，某些段落的中文表达，在清晰度上已经超越了原版的某些表述，这充分体现了译者深厚的专业功底和文字驾驭能力。这本书的阅读体验，是技术书籍中的一股清流。

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这本书的知识体系构建得非常扎实，它似乎将某一特定领域的知识点串联成了一张无懈可击的网。我注意到，尽管我主要关注的是系统的动态特性优化，但书中关于材料科学和制造公差对最终性能影响的探讨，占据了相当大的篇幅。这种跨学科的视角着实让我耳目一新。作者并没有把篇幅浪费在对那些基础物理定律的冗长复述上，而是直接切入到应用层面的挑战。比如，书中在讨论非线性系统建模时，采用了一种非常直观的图解法来阐述李雅普诺夫稳定性判据的几何意义，这比我过去看过的任何教科书都要清晰明了。这种深度和广度的结合，使得即使是对该领域有一定基础的人，也能从中挖掘出新的洞察点。它更像是一份高级工程师的经验总结集，而不是简单的知识搬运工。

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