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页数:200

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出版时间:2009-1

价格:22.00元

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isbn号码:9787111266372

丛书系列:

图书标签:

• 工程材料
• 材料科学
• 机械工程
• 制造工程
• 加工工艺
• 金属材料
• 非金属材料
• 材料选择
• 工程技术
• 工业工程

现代工业设计与创新材料探索 图书名称： 现代工业设计与创新材料探索 内容简介： 本书旨在为工业设计领域的专业人士、学生以及对前沿材料技术感兴趣的研究人员提供一个全面而深入的视角，探讨如何在现代工业设计实践中有效地融合创新材料科学与先进制造技术。全书聚焦于“设计思维”与“材料性能”之间的协同作用，强调以可持续性、功能性、美学以及用户体验为核心的设计理念。 本书结构清晰，内容涵盖了从基础材料学原理到尖端功能材料应用的多个层面，并深入剖析了设计流程中材料选择与工艺决策的关键环节。 第一部分：设计思维与材料本质的融合 本部分首先奠定了理论基础，探讨了工业设计哲学的演变，特别是当代设计如何从传统的形式驱动转向以用户需求和材料特性驱动的综合模式。 第一章：工业设计的范式转变 本章首先回顾了20世纪以来的工业设计思潮变迁，从包豪斯的功能主义到后现代的解构主义，重点分析了当前“以人为本”的设计理念如何要求设计师必须深入理解材料的物理、化学以及触觉属性。我们强调了“材料即语境”的观点，即材料的选择本身就是一种设计决策，它直接影响着产品的可感知质量、环境足迹以及最终的用户互动。内容将涉及设计伦理学在材料选择中的作用，特别是如何权衡成本、性能与社会责任。 第二章：材料科学基础与设计语言 本章针对非材料专业背景的设计师，系统梳理了工程材料（金属、陶瓷、聚合物、复合材料）的基本结构、宏观性能（强度、刚度、韧性、耐疲劳性）与微观结构之间的内在联系。我们将用大量图示解析晶体结构、高分子链排布如何决定材料的延展性或脆性。此外，本章着重讨论了如何将这些科学数据转化为设计语言，例如，如何通过控制表面粗糙度或热膨胀系数来优化产品的装配精度和长期使用中的可靠性。 第二部分：前沿功能材料与设计应用 本部分是本书的核心，详细介绍了当前工业设计领域中最具颠覆性的几类创新材料，并分析了它们在不同产品类别中的实际应用案例。 第三章：智能与响应性材料 智能材料是未来产品交互性的关键。本章深入探讨了形状记忆合金（SMA）、压电材料、电活性聚合物（EAP）以及热致变色材料的原理与设计潜力。我们将展示如何利用这些材料实现产品功能的动态变化，例如自适应结构、可修复表面或环境响应型界面。设计案例将侧重于可穿戴技术和智能家居设备中对这些材料的集成挑战与机遇。 第四章：先进复合材料与结构优化 复合材料，尤其是碳纤维增强塑料（CFRP）和先进玻璃纤维复合材料，因其高比强度和可设计性在航空航天和高性能运动器材中占据重要地位。本章不仅介绍了纤维/基体界面的作用，更侧重于“铺层设计”对最终产品几何形状和力学性能的决定性影响。我们将探讨纤维路径优化算法在CAD/CAM环境下的应用，指导设计师如何利用材料的各向异性创造出结构最优且材料消耗最少的部件。 第五章：可持续性材料的闭环设计 面对全球资源限制和环境压力，本章聚焦于可持续设计原则下材料的开发与应用。详细介绍了生物基聚合物（如PLA、PHA）、可降解材料以及循环经济中的材料再利用技术。重点讨论了“生命周期评估”（LCA）如何指导材料选择，以及如何设计易于拆卸和回收的产品结构，实现材料的有效闭环管理。本章对“以租代买”等新型商业模式下对材料耐久性的要求进行了深入分析。 第三部分：先进制造工艺与材料的协同设计 材料的性能往往需要在特定的制造工艺下才能完全体现。本部分将材料科学与增材制造、减材制造等先进工艺紧密结合，强调“工艺-材料-设计”一体化的重要性。 第六章：增材制造（3D打印）中的材料选择与控制 增材制造彻底改变了传统的设计限制。本章详细分析了选择性激光烧结（SLS）、熔融沉积成型（FDM）以及金属粉末床熔融（PBF）等技术对不同材料性能的影响。我们特别关注打印过程中的残余应力、微观孔隙率控制，以及如何通过调整打印参数（如激光功率、扫描速度）来调控最终部件的各向异性。设计师需要理解，在3D打印中，材料的“可打印性”与最终性能同等重要。 第七章：传统与精密加工中的材料行为 尽管增材制造兴起，切削、铸造和注塑成型仍是主流。本章详细阐述了这些传统工艺对材料微观结构和表面完整性的影响。例如，高速切削过程中产生的热影响区（HAZ）如何改变金属的硬度和耐腐蚀性；注塑过程中的剪切速率和冷却速率如何导致聚合物产生取向和缩痕缺陷。内容将提供工具和方法，帮助设计师在确定最终制造工艺后，对材料的初始规格进行预先修正。 第八章：表面工程与材料的最终呈现 材料的最终性能和美学往往由表面决定。本章涵盖了先进的表面处理技术，如PVD/CVD涂层、电镀、阳极氧化和等离子喷涂。重点讨论了如何利用这些技术在保持基体材料核心性能的同时，赋予产品额外的功能性（如硬度、抗磨损性、导电性或光学特性）。案例分析将包括汽车涂层技术、医疗植入物的生物相容性表面改性等。 结论：面向未来的设计材料集成 总结部分将展望材料科学在未来十年对工业设计领域的冲击，包括量子点、纳米材料的应用前景，以及人工智能在材料发现与优化设计中的潜力。本书致力于培养设计师的“材料敏感度”，使他们能够预见技术趋势，做出更具创新性、更负责任的设计决策。 目标读者： 工业设计师、产品工程师、材料工程师、先进制造技术研究人员、设计与工程专业研究生。

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这本书在加工工艺方面的介绍，同样引起了我极大的兴趣。从传统的切削、锻造、铸造，到现代的3D打印、激光加工、电火花加工，每一种工艺都代表着人类智慧的结晶。我一直对“精准”和“高效”这两个词在工程制造中的应用感到好奇。这本书是否会深入浅出地讲解各种加工方法的原理？比如，切削加工中，刀具的几何形状、切削参数如何影响加工精度和表面质量？铸造过程中，模具的设计、金属的熔炼和流动性又扮演着怎样的角色？而对于新兴的3D打印技术，它又如何实现复杂结构的逐层构建，并克服材料选择和性能上的挑战？我尤其期待书中能够对这些工艺进行横向对比，分析它们各自的优缺点、适用范围以及在不同行业中的应用案例。我希望能在这本书中，找到那些能够让我理解“化繁为简”的制造智慧，以及如何通过精湛的工艺，将抽象的材料转化为具有实用价值的零部件。

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这本书的封面设计着实吸引了我，那种沉稳而又充满力量的蓝色基调，搭配着精细的金属线条勾勒出的齿轮和电路板的融合图案，仿佛在低语着一种工业美学。拿到手里，纸张的质感也很不错，微磨砂的触感，厚实而不失韧性，让人觉得是一本值得细细品读的“硬货”。翻开第一页，那股淡淡的油墨香就扑鼻而来，这是一种久违的、属于知识的香气。我尤其喜欢扉页上印着的那个寓意深远的标语，它简洁却又点明了这本书的核心精神，让人还没深入内容，就已经对接下来的探索充满了期待。整本书的装帧也显得非常专业，每一个细节都透露出出版社对这本书的重视。作为一名对工程领域充满好奇的读者，我期待这本书能够为我打开一扇通往材料世界和加工工艺的窗户，让我能够系统地了解这些构建我们现代文明的基石。这本书的出现，无疑满足了我对一本优质科普读物的所有想象。

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这本书的逻辑结构非常清晰，章节之间的过渡自然流畅，让读者能够一步步地深入到工程材料与加工的广阔天地中。从宏观的材料分类和性能介绍，到微观的结构与性质关系，再到具体的加工方法和应用，整个知识体系的构建非常有条理。我特别欣赏它在介绍新材料和新工艺时，并没有遗漏那些基础性的原理，而是将新事物置于现有的知识框架下进行阐述，使得读者更容易理解其创新点和发展方向。在阅读过程中，我能够感受到作者的专业功底，他不仅对知识点掌握得牢固，更懂得如何将复杂的信息进行梳理和呈现，让读者在不知不觉中掌握核心内容。这种循序渐进的学习路径，对于我这样想要系统学习相关知识的读者来说，是极其宝贵的。

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我一直对材料的微观结构以及它们如何影响宏观性能感到着迷。这本书的目录中，那些关于晶体结构、位错理论、相变以及各种合金性能的章节，仅仅是标题就足以引发我的无限遐想。我迫切地想知道，那些日常生活中随处可见的金属、塑料、陶瓷，在微观层面究竟有着怎样的奥秘？它们是如何通过精密的原子排列组合，展现出令人惊叹的强度、韧性、导电性或者耐腐蚀性？我特别关注了其中关于“材料的疲劳与断裂”的部分，这对于理解机械零件的失效机制至关重要。我知道，这不仅仅是简单的“硬”或“软”的问题，而是涉及到材料在应力作用下的复杂变形和损伤过程。我对书中是否会详细解释各种断裂模式，比如韧性断裂和脆性断裂，以及如何通过材料设计来提高其抗疲劳性能感到非常好奇。这本书，似乎就是为我这样的求知者量身定做的，它让我看到了材料科学背后那深邃而迷人的理论体系，以及这些理论如何转化为解决实际工程问题的强大工具。

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在我看来，一本优秀的工程书籍，不仅要传授知识，更要激发读者的思考和创造力。这本书在这一点上做得非常到位。它在介绍完各种材料和加工工艺之后，往往会提出一些开放性的问题，或者提供一些实际工程中遇到的挑战，鼓励读者去思考如何运用所学的知识去解决这些问题。例如，在讨论某一种新型复合材料的性能时，书中可能会引导读者思考，这种材料在航空航天领域有哪些潜在的应用？或者在汽车制造中，如何优化其加工工艺以降低成本？这种引导式的学习方式，让我不仅仅是被动地接收信息，而是主动地去思考、去分析、去尝试。我感觉这本书就像一位经验丰富的导师，在指引我学习的同时，也在不断地激发我自身的潜力，让我对工程领域产生更浓厚的兴趣和更深刻的理解。

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这本书的内容深度和广度都让我印象深刻。它没有停留在浅显的介绍，而是对许多关键概念进行了深入的探讨。例如，在介绍金属的强度时，它不仅讲解了屈服强度和抗拉强度，还深入分析了固溶强化、沉淀强化、位错强化等多种强化机制，并解释了它们在不同材料体系中的应用。在加工工艺方面，它也详细阐述了各种工艺的力学原理、热力学过程以及表面效应。同时，这本书的广度也令人称赞，它涵盖了金属、陶瓷、高分子材料、复合材料等多种材料类型，以及切削、铸造、焊接、增材制造等多种加工技术，让读者能够对整个工程材料与加工领域有一个全面而系统的了解。我感觉这不仅仅是一本书，更像是一个完整的知识体系，能够为我在这个领域的学习和发展打下坚实的基础。

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这本书的实用性是我最看重的方面之一。作为一个希望将所学知识应用于实际的读者，我最关心的是这些理论知识在工程实践中是如何体现的。在这本书中，我找到了我想要的答案。书中提供了大量的工程实例，从我们日常生活中随处可见的电子产品外壳，到高精尖的航空发动机叶片，再到宏大的桥梁结构，几乎涵盖了所有重要的工程领域。它详细地分析了这些产品或结构在材料选择和加工工艺上所遵循的原则，以及这些选择如何影响最终的性能和成本。例如，书中可能分析了为什么手机外壳会选择铝合金，它的阳极氧化工艺又是如何实现的；又或者，为什么飞机的机翼要采用特殊的铝锂合金，以及其特殊的加工要求。这些真实的案例，让我能够将书中的理论知识落地，对工程设计和制造过程有了更直观和深入的认识。

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我原本以为这本书会是一本非常学术化、甚至有些枯燥的技术手册，但事实证明我错了。作者在行文中，加入了许多生动形象的比喻和类比，将那些抽象的概念变得具体可感。比如，在解释金属的延展性时，书中可能会用“像面团一样可以被拉伸”来形容，或者在描述材料的韧性时，会联想到“像弹簧一样能够吸收冲击能量”。这些贴切的比喻，不仅让我在阅读过程中感到轻松有趣，更重要的是，它们帮助我更直观地理解了那些复杂的物理化学现象。此外，书中还穿插了一些历史故事和科学家的轶事，为冰冷的技术知识增添了几分人文色彩，也让我体会到了工程技术发展背后的人文精神和探索动力。

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在阅读的过程中，我惊喜地发现，这本书并非仅仅是枯燥的理论堆砌，而是巧妙地将理论与实践紧密结合。它并没有回避那些复杂的物理化学原理，但却用一种非常易于理解的方式进行阐述，配以大量的图示和表格，使得原本晦涩的概念变得生动形象。例如，在介绍某种合金的性能时，书中不仅列出了其化学成分和力学性能数据，还配以了微观组织照片，让读者能够直观地看到材料内部的结构变化。在讨论加工工艺时，也穿插了实际的生产案例和工程应用实例，让我能够将学到的知识与现实世界联系起来。这种“理论+图示+案例”的教学模式，极大地提升了阅读体验，也让我能够更深刻地理解和记忆书中的内容。我能够感受到作者在内容编排上的用心，力求让每一个读者都能在阅读中有所收获，并且能够将这些知识应用于实际工作中。

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我一直认为，一个优秀的工程材料与加工方面的书籍，不应该仅仅停留在“是什么”的层面，更应该探索“为什么”以及“如何做”。这本书在这方面做得相当出色。它不仅解释了各种材料的特性和加工方法的原理，更深入地探讨了这些背后驱动因素。比如，为什么某种材料在高温下表现出优异的性能？这是因为其原子键的稳定性，还是特殊的晶格结构？为什么激光切割能够实现如此高的精度？这涉及到光与物质的相互作用，以及能量的精密控制。书中对于这些“为什么”的解答，让我对工程世界的理解上升到了一个新的高度。同时，它也提供了“如何做”的思路，例如在材料选择上，应该考虑哪些关键因素？在工艺设计上，又该如何优化参数以达到最佳效果？这种深度的挖掘，让我觉得这本书不仅是知识的传授，更是思维的启迪。

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