Essential Equations for the Mechanical PE Exam Using the HP 33s pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Kamm, James

出品人:

页数:121

译者:

出版时间:

价格:$ 81.36

装帧:

isbn号码:9781591260783

丛书系列:

图书标签:

• 机械工程
• PE考试
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• 实用指南

精通机械原理：面向专业工程师的深入实践指南 深入探讨现代机械系统设计、分析与优化 本书旨在为经验丰富的机械工程师和准备进入更高阶领域的专业人士提供一份全面且深入的实践参考手册。它超越了基础理论的介绍，聚焦于在实际工程挑战中至关重要的数学模型、分析方法和设计原则的精细化应用。全书结构严谨，内容涵盖了机械工程领域最核心且最具挑战性的几个关键分支，旨在帮助读者建立起一套强大的、可应用于复杂工程问题的分析框架。 第一部分：高级材料力学与结构完整性 本部分深入剖析了材料在极端载荷条件下的响应行为，特别强调了疲劳、蠕变和断裂力学在长期可靠性工程中的应用。 第1章：非线性材料本构模型与数值模拟基础 本章详细阐述了超越线弹性范围的材料行为描述。我们将研究如Ramberg-Osgood关系、Voce硬化模型在金属塑性变形中的应用。重点在于如何根据实验数据校准和验证这些复杂本构模型。此外，本章还介绍了在有限元分析（FEA）中处理大变形、接触非线性和非线性材料响应的数值技巧和收敛性判断标准。讨论将延伸至超弹性材料（如高性能弹性体）在应力松弛和动态载荷下的分析。 第2章：高级疲劳分析与损伤容限设计 本章聚焦于如何精确预测和管理结构部件的寿命。我们将详细解析应力寿命法（S-N曲线的修正）、应变寿命法（ε-N曲线的物理意义）以及线性断裂力学的结合应用。关键内容包括：应力集中系数的精确计算（包括三维几何效应）、高周疲劳（HCF）与低周疲劳（LCF）的交叉点分析、以及多轴疲劳准则（如Smith-Watson-Topper模型和Findley准则）在复杂载荷组合下的判据应用。对于损伤容限设计，本章将详细介绍裂纹扩展速率的计算（$da/dN$）及其在K值（应力强度因子）积分下的时间依赖性。 第3章：动力学响应与振动控制 本部分着重于系统级别的动态行为分析。内容包括：含阻尼和外部激励下的多自由度系统方程求解、模态分析的实际应用（如何识别和分离结构固有频率）、以及瞬态响应的数值积分方法（如Newmark-β法和中心差分法）。在振动控制方面，我们将探讨主动与被动减振技术的设计与实现，包括调谐质量阻尼器（TMD）的参数优化，以及基于状态反馈的振动抑制控制律的设计思路。 第二部分：热力学、传热学与能源系统优化 本部分将传统热力学原理提升至复杂工程系统的性能评估与优化层面，强调了能量转换效率的提升和热管理策略的制定。 第4章：高级热力学循环分析与性能指标 本章超越了理想气体假设，深入探讨了真实工质（如制冷剂、蒸汽、燃气轮机工作流体）在复杂P-V-T关系下的热力学性能分析。重点研究了朗肯循环、布雷顿循环的非理想化修正（考虑压损、换热器效率和泵功耗），并介绍了基于熵产的系统不可逆性分析方法，以量化能量损失的根源。对于先进能源系统，如燃气轮机联合循环（CCGT），本章提供了详细的系统集成和性能匹配计算方法。 第5章：复杂传热问题的数值解与强化换热 本章侧重于辐射、对流和传导在耦合边界条件下的求解。在对流传热方面，深入探讨了边界层理论在判断换热系数时的局限性，并详细介绍了基于Nusselt数、Reynolds数和Prandtl数的复杂流场（如湍流、非牛顿流体）下的换热计算。对于辐射换热，本章提供了计算复杂几何体之间辐射交换的视图因子（View Factor）的系统化方法，并讨论了在高温应用中涉及的表面发射率和光谱效应。此外，本章还将介绍如何通过微通道、翅片几何优化来强化热交换过程。 第三部分：流体力学与系统建模 本部分专注于流体动力学在工程设计中的精确应用，特别是对复杂流动现象和系统性能的建模。 第6章：湍流模型与CFD应用实践 本章侧重于湍流流动模拟的理论基础与工程实现。我们将详细比较RANS（雷诺平均纳维-斯托克斯）模型（如$k-epsilon$、$k-omega$ SST模型）的适用范围、网格依赖性及其在不同工程问题中的精度表现。本章强调了如何进行合理的湍流模型选择、边界条件设置，以及CFD结果的工程有效性验证（Verification and Validation, V&V）。内容还将涉及大涡模拟（LES）在预测非定常流动结构中的应用潜能。 第7章：管道网络与泵/压缩机系统匹配 本章专注于流体系统集成设计。我们将详细分析达西-韦斯巴赫公式在长管道中的精度，并引入了流体瞬变现象（水锤效应）的分析方法，包括瞬态压力波的产生、传播及其控制措施的设计。在动机械方面，本章深入探讨了泵和压缩机的性能曲线的物理意义，以及如何通过系统阻力曲线与机组特性曲线的交点来确定最佳工作点，并讨论了变频驱动对系统整体能耗的影响。 第四部分：控制系统基础与机械伺服机构 本部分将机械系统与现代控制理论相结合，是实现高精度、高动态性能的关键。 第8章：线性系统控制设计与稳定性分析 本章从传递函数和状态空间模型的角度，系统梳理了反馈控制系统的设计流程。内容包括：波德图、奈奎斯特图的精确绘制与稳定性裕度判断；根轨迹法在系统参数调整中的应用。对于控制器设计，本章提供了PID控制参数（比例、积分、微分增益）在时域和频域的优化设计方法，并讨论了如何通过增加超前/滞后补偿器来改善系统的瞬态响应和稳态误差。 第9章：传感器、执行器与机械伺服系统的动态特性 本章聚焦于实际系统中常见的反馈元件。我们将分析光学编码器、激光测距仪等传感器在噪声和漂移下的信号处理技术。在执行器方面，深入研究了伺服电机（包括直流无刷电机和步进电机）的动态模型（考虑电磁惯量和反电动势），并讨论了如何通过电流环、速度环和位置环的嵌套结构来实现高性能的机械运动控制。本章还将涉及摩擦力的建模（如Coulomb和Stribeck摩擦模型）及其在精密定位系统中的补偿策略。 --- 本书的编写风格强调严谨的数学推导与实际工程案例的紧密结合，旨在为读者提供一套可以直接应用于解决实际设计和故障分析难题的强大工具集。书中大量采用图示和流程图来辅助理解复杂的迭代计算过程，确保内容的实践指导价值。

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