机械设计基础实训 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西南交通大学出版社

作者:陈思义

出品人:

页数:215

译者:

出版时间:2007-8

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787811045932

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 机械工程
• 实训
• 基础
• 教学
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• 技能
• 绘图
• CAD

《复杂系统建模与仿真技术》内容简介 一、本书定位与目标读者 《复杂系统建模与仿真技术》是一本深度聚焦于现代工程、科学研究以及社会管理领域中复杂系统分析与解决方案探索的专业参考书。本书旨在为从事系统工程、控制科学、信息物理系统（CPS）、航空航天、生物医学工程、环境科学、经济管理乃至城市规划等领域的科研人员、高级工程师、研究生及高年级本科生，提供一套全面、系统且具有高度实践指导意义的复杂系统建模、分析与仿真方法论。 我们认识到，在当今技术飞速发展的时代，许多实际问题已不再是简单的线性或准线性问题，而是表现出高度的非线性、不确定性、多尺度耦合以及涌现行为的复杂系统。本书正是为了应对这种挑战而设计的，它不仅仅是介绍工具和软件的操作手册，更是一套系统思维的构建指南，引导读者如何将现实世界的复杂现象抽象化、数学化，并通过计算机仿真手段进行深入的探究和优化。 二、核心内容模块划分 本书内容结构严谨，逻辑清晰，共分为六个主要部分，层层递进，从基础理论到前沿应用，全面覆盖复杂系统研究的各个关键环节。 第一部分：复杂系统基础理论与建模范式 本部分作为全书的基石，首先界定了“复杂系统”的内涵与外延，区分了简单系统、复杂系统与混乱系统的本质区别。详细阐述了复杂系统的基本特征，如自组织、适应性、涌现性、鲁棒性与脆弱性。重点介绍了主流的建模范式，包括： 1. 基于物理定律的建模 (White-Box Modeling): 侧重于描述系统的内在机制，如微分方程模型、状态空间法在连续时间系统中的应用。 2. 基于数据的建模 (Black-Box Modeling): 探讨系统辨识理论，包括经典参数估计方法与现代机器学习在系统辨识中的初步应用。 3. 混合建模 (Grey-Box Modeling): 结合物理先验知识与实验数据，构建更具解释力和预测能力的模型。 4. 离散事件系统建模: 重点介绍 Petri 网及其在工作流、生产调度系统中的建模应用。 第二部分：多尺度与多物理场耦合建模 现代工程系统往往涉及不同尺度的相互作用（如微观粒子行为影响宏观结构性能）以及不同物理域的能量或信息交换。本部分深入探讨了处理此类耦合问题的技术： 1. 时空尺度解耦与集成: 介绍多分辨率分析（MRA）在系统建模中的应用，以及如何协调不同时间步长和空间网格的仿真结果。 2. 多物理场耦合技术: 详细分析了热-力、流-固、电磁-力等典型耦合问题的数学描述，以及有限元法（FEM）和有限体积法（FVM）在处理耦合问题时的数值策略，特别是统一界面条件的建立与求解。 3. 域分解与并行计算: 探讨如何将巨大的耦合系统分解，利用高性能计算（HPC）平台加速求解过程，确保模型的可解性。 第三部分：基于代理的建模与仿真 (ABM) 当系统的核心特征是大量的、具有自主决策能力的个体间的相互作用时，基于代理的建模（Agent-Based Modeling, ABM）成为最优选择。本部分聚焦于ABM的构建、实现与分析： 1. 个体行为规则的定义: 如何基于观察或理论构建代理的行为逻辑（决策树、有限状态机、学习规则）。 2. 环境与交互机制的设计: 模拟代理间的通信协议、空间限制及资源竞争机制。 3. ABM的软件实现框架: 介绍主流的ABM平台（如NetLogo, Repast等）的特性与编程范式，强调模型的透明度和可复现性。 4. 涌现现象的识别与量化: 如何从大规模个体交互中识别出宏观层面的新颖行为，并使用统计物理方法进行量化分析。 第四部分：不确定性分析与系统可靠性评估 现实世界的系统总是伴随着参数不确定性、模型结构误差和外部扰动。本书专门辟出章节处理这些不确定性问题： 1. 不确定性传播 (Uncertainty Propagation): 介绍蒙特卡洛方法（MC）、拟合点近似（Point Estimate Methods, PEM）以及它们的变体在量化输入不确定性对模型输出影响中的应用。 2. 敏感性分析 (Sensitivity Analysis): 区分局部敏感性和全局敏感性，重点讲解Sobol’指数等方差分解方法，用于识别系统中关键的控制参数。 3. 贝叶斯方法在系统辨识中的应用: 利用马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法，实现从有限观测数据中对系统参数分布的推断，从而实现对模型知识的动态更新。 第五部分：智能与自适应仿真技术 为应对传统数值解算器在处理高维、强非线性问题时的局限性，本书引入了先进的智能计算方法： 1. 替代模型（Surrogate Models）的构建: 介绍径向基函数（RBF）、高斯过程（GP）回归等方法，用于快速近似高成本的复杂仿真模型，以加速优化和设计空间探索。 2. 强化学习（RL）在仿真控制中的应用: 将RL算法嵌入仿真环境，使系统“代理”能够学习最优控制策略，而非依赖预设的反馈律。 3. 时序深度学习模型: 探讨长短期记忆网络（LSTM）和Transformer结构在处理长序列系统动态数据和进行高精度短期预测方面的潜力。 第六部分：案例研究与工程实践 理论的价值在于指导实践。本书的最后一部分提供了多个跨学科的综合案例，展示如何将前述技术有机结合解决实际工程难题： 1. 智能电网的鲁棒性仿真: 结合ABM分析用户行为与电网拓扑，使用不确定性量化评估大规模故障下的系统恢复能力。 2. 航空发动机的多物理场集成验证: 演示如何利用混合建模方法，在不同工作包络下，对热应力和疲劳寿命进行耦合预测。 3. 城市交通流的宏微观一体化仿真: 展示如何利用宏观流量模型进行大尺度规划，并利用微观个体模型（ABM）验证具体信号控制策略的有效性。 三、本书特色 理论深度与实践广度的统一: 本书不仅探讨了经典理论的数学基础，更紧密结合了当前最新的计算工具和工程需求。 跨学科视野: 内容横跨控制、计算数学、统计学和人工智能，鼓励读者从多角度审视复杂性。 强调模型验证与确认 (Verification & Validation, V&V): 专设章节讨论如何科学地评估仿真模型与真实系统的符合程度，提升仿真结果的可信度。 《复杂系统建模与仿真技术》旨在成为读者手中一把解构和驾驭复杂性的利器，帮助研究人员和工程师构建出更精确、更具前瞻性的系统认知与决策支持体系。

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读完这本书，我最大的感受是它在理论与实践的结合点上找到了一个非常巧妙的平衡点。它没有陷入纯粹的理论推导泥潭，而是将重点放在了“如何将理论知识转化为可操作的工程语言”上。例如，在讲解**弹簧设计**时，它不是简单地给出赫兹公式，而是紧接着展示了如何根据实际工作需求——比如要求的压缩量、工作温度范围——来反推所需的材料强度和线径，甚至还加入了关于**疲劳寿命修正系数**的实用性讨论。这本书的案例选择也十分贴合现代工业的脉络，没有过多纠缠于已经被淘汰的技术细节。我印象最深的是其中关于**联轴器的选择与对中**的实训指导部分，图示清晰地展示了激光对中仪的使用流程，详细到小数点后两位数的允许偏差范围，这对于我们初入职场的工程师来说，是极其宝贵的“现场经验速成包”。它没有那种故作高深的术语堆砌，而是用一种非常务实的口吻，教会你如何在有限的公差范围内，实现最高的制造精度和可靠性，读起来让人感觉是在看一份高质量的**操作规范手册**而非传统教材。

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从一个资深技术人员的角度来看，《机械设计基础实训》在**公差配合与测量**这块的内容处理得尤为出色，这往往是理论学习中最容易被轻描淡写，但在实际生产中最容易出问题的环节。书中用大量的篇幅展示了**标准公差带**的图示，并详细解释了为什么某些重要配合（比如过盈配合的轴与轴承座）必须采用特定的基准孔或基准轴系统。它不仅仅是罗列ISO标准，而是深入探讨了这些标准背后的**经济性考量**——为什么稍微放宽一点公差就能大幅降低制造成本。此外，关于**表面粗糙度**的讲解也十分到位，图例清晰地对比了不同加工方法（铣削、磨削、珩磨）所产生的表面形貌，并直接关联到摩擦、磨损和密封性能的影响。这本书的价值在于，它成功地架设了一座桥梁，让那些抽象的几何公差值，在读者心中具化为**可触摸、可测量的物理实体**，这对于提升设计成果的“可制造性”有着决定性的作用。

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这本书的章节组织逻辑如同一个精心设计的装配流程，层层递进，绝无冗余。它没有采用传统机械原理教材那种先学静力学后学运动学的僵硬结构，而是更侧重于**功能模块**的构建。比如，在讲解完基本的**连接件（螺栓、铆接）**之后，紧接着就引入了如何利用这些连接件来设计一个**简易的受力箱体**，这种“学了就用”的模式极大地激发了我的学习兴趣。我个人尤其欣赏它对**机构运动分析**的简化处理。在讲解凸轮机构时，它避开了繁琐的解析几何求解，转而侧重于如何利用**图解法或软件仿真**来快速验证机构的运动规律和干涉情况，这更符合现代工程设计快速迭代的需求。书中对**材料力学基础**的引入也是点到为止，只讲解了与设计直接相关的屈服强度、抗拉强度等核心概念，避免了分散读者的注意力。整体而言，这是一本非常注重**工程效率**的书籍，它教会你如何快速、可靠地达成设计目标，而不是停留在对物理现象的哲学思辨上。

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这本《机械设计基础实训》的封面设计颇具匠心，那种略带磨砂质感的纸张，配上精准的机械零件线条图，让人一眼就能感受到一股扎实的工业气息。我拿起它的时候，首先被吸引的是那些详尽的装配图和爆炸视图，每一个螺栓、每一个键槽都被标注得清清楚楚，仿佛触手可及。它不像有些教科书那样晦涩难懂，而是更像一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何拆解和组装一台真正的机器。比如，书中对**轴承的选型与安装**那一章节的讲解，就非常接地气。它不仅列举了深沟球、角接触等各种类型的参数表，更结合了实际案例，说明在不同载荷和转速下，如何通过简单的力矩计算来确定最佳轴承间隙，这对于我们这些刚刚接触设计实践的新手来说，无疑是极大的帮助。我尤其喜欢它在讲解**齿轮强度计算**时，穿插的那些关于材料疲劳极限的科普，使得枯燥的公式背后有了更深刻的物理意义，而不是死记硬背一堆变量。总的来说，这本书的排版布局清晰，图文并茂，阅读体验极佳，让人在翻阅中就能建立起对机械系统整体结构的宏观认识。

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这本书的阅读体验，让我联想到很多年前我在车间实习时的情景——那种手里拿着零件图，对照着实际毛坯进行思考的过程。它在讲解**常用机构设计**时，似乎总能预判到读者可能产生的疑问。比如，在设计**滑动轴承**时，书中并未直接给出润滑剂的粘度选择表，而是先用一个小节讲解了油楔效应的形成原理，然后再基于流体力学基础引出润滑脂的选用原则，这种“为什么这样设计”的追根溯源方式，极大地培养了读者的**系统思维能力**。另一个亮点在于它对**结构强度校核**的模块化处理，它将梁的弯曲、扭转、受压等不同应力状态的校核步骤，清晰地分解成相互独立的模块，即便是初学者也能很快上手。这本书的整体风格是沉稳而可靠的，没有花哨的修饰，每一个公式、每一个图示都像是经过了千百次实践检验的真理。它给我的感觉是，这不是一本让你“考过试”的书，而是一本能让你“干成事”的实战指南。

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