Industrial Mechanics and Maintenance pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Chastain, Larry

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2008-5

价格:$ 167.69

装帧:

isbn号码:9780135150962

丛书系列:

图书标签:

• 工业力学
• 机械维护
• 维修
• 工业设备
• 机械工程
• 维护保养
• 故障诊断
• 技术手册
• 实用指南
• 工业技术

机械与材料科学的深度探索：现代制造与工程实践 本书深入剖析了当代工业制造体系中至关重要的几个核心领域：先进材料科学、精密机械设计、自动化控制集成以及可持续性维护策略。它旨在为工程专业人士、技术研究人员以及高级技术学生提供一个全面且实用的知识框架，用以理解和优化复杂的现代工业流程。 本书的结构分为四个主要部分，每部分都聚焦于工业生产链条中的一个关键环节，内容紧密衔接，从基础理论推导至实际应用案例。 --- 第一部分：先进结构材料与失效分析 本部分着重探讨支撑现代工业基础设施和精密部件的材料科学基础及其行为模式。我们摒弃了对基础材料（如普通碳钢）的泛泛而谈，而是将焦点集中于高性能合金、复合材料以及智能材料在极端工况下的表现。 一、高熵合金与增材制造材料 我们将详细考察高熵合金（HEAs）的微观结构演变、热力学稳定性及其在高温、高压环境下的蠕变和疲劳性能。内容涵盖了定向凝固技术在涡轮叶片制造中的应用，以及这些新型合金如何通过调整晶格畸变来提升综合机械性能。 随后，本书深入探讨增材制造（AM）技术所用粉末材料的特性。重点分析选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中，材料的快速凝固速率如何影响最终部件的晶粒尺寸、缺陷密度（如孔隙率和未熔合区）以及表面粗糙度。我们提供了具体的冶金学模型，用以预测AM部件的各向异性力学响应。 二、材料的动态失效机制 失效分析是确保设备长期可靠运行的关键。本章超越了传统的静载荷断裂力学，专注于动态和疲劳失效。内容包括： 1. 应力波传播与冲击韧性： 探讨材料对瞬时高能量输入的响应，包括材料内部的断裂过程中的微观损伤累积模型（如Johnson-Cook模型）。 2. 腐蚀疲劳与环境辅助断裂： 详细分析在特定化学环境（如高温水蒸气、酸性介质）中，交变载荷如何加速裂纹萌生和扩展。内容涵盖了电化学腐蚀与机械应力相互作用的耦合模型。 3. 断口学的高级分析： 介绍了扫描电子显微镜（SEM）结合能量色散X射线光谱（EDS）在确定材料微区成分偏析和辨识微观断裂模式（如准脆性断裂、高周疲劳）中的高级应用技术。 --- 第二部分：精密机械系统设计与动力学 本部分聚焦于如何将先进材料转化为高效、低振动的机械系统。设计理念从传统的安全系数驱动转向基于性能指标和数字孪生（Digital Twin）的优化。 三、高速旋转机械的动力学建模 现代工业对能源效率和产量的要求，驱动了旋转机械（如高速轴承、压缩机转子）向更高转速发展。本书提供了处理高频动力学问题的工具： 1. 非线性动力学分析： 探讨轴承间隙、转子不平衡和油膜涡动引发的非线性振动响应。我们利用庞加莱截面分析来识别混沌行为和锁定现象。 2. 转子-轴承-机架耦合振动： 建立包含柔性基础和复杂约束条件的有限元模型，重点分析临界转速的预测精度优化和抑制振动传递的隔离技术。 3. 齿轮传动系统的噪音与磨损预测： 采用时域和频域相结合的方法分析齿廓误差引起的啮合冲击，并集成磨损模型来预测剩余寿命。 四、模块化与可重构机构设计 面对柔性制造的需求，本书介绍了模块化机械系统的设计原则。这包括： 1. 基于拓扑优化的机构布局： 利用拓扑优化算法确定组件的最佳几何形状，以在满足功能需求的同时，最大化刚度和最小化质量。 2. 快速连接与更换机制： 设计具有高精度对准能力的、自适应的机械连接器，以实现生产线中工作站的快速重构。重点讨论了气动和电磁驱动的快速锁紧系统。 --- 第三部分：工业自动化与集成控制架构 本部分探讨了如何利用先进的传感、数据处理和控制算法，实现机械系统的智能化运行和自适应控制。 五、先进传感器与状态监测（PHM） 本书强调从“预防性维护”向“预测性维护”的转变，其核心在于高质量的实时数据获取。 1. 非接触式传感技术： 详细介绍激光多普勒测振仪（LDV）和热成像技术在监测高速运动部件中的应用，以及如何从原始信号中分离出机械噪声与环境干扰。 2. 分布式传感器网络与数据融合： 讨论如何利用边缘计算节点处理来自数千个传感器的时序数据，并通过卡尔曼滤波或粒子滤波技术实现多源数据的时间同步和状态估计。 六、自适应与鲁棒控制系统 针对机械系统参数（如负载、摩擦、温度）的动态变化，需要更强大的控制策略。 1. 模型参考自适应控制（MRAC）： 解释如何设计一个参考模型，并实时调整控制器参数，以确保系统在模型不确定性下仍能保持期望的动态性能。 2. 基于滑模的鲁棒控制： 针对机械系统中可能存在的外部扰动（如负载突变），应用滑模控制来强制系统状态轨迹“滑入”期望的边界层，实现对不确定性的有效抑制。 --- 第四部分：工业可持续性与生命周期管理 本部分将视角拓展到机械系统的全生命周期管理，关注能源效率、资源优化以及系统的长期可靠性。 七、能源效率优化与热管理 机械系统是主要的能源消耗者。本章侧重于减少运行中的能量损失。 1. 摩擦学与润滑的能量效应： 分析不同润滑剂（如磁流变液、固体润滑剂）在不同剪切速率下的粘滞阻力，并将其纳入系统级能耗模型。 2. 热流管理与能量回收： 探讨在电机和液压系统中集成热交换器和温差发电元件，以回收废热并将其转化为电能或用于预热工质。 八、工业资产的数字化生命周期评估（LCA） 现代维护不再仅仅是修理故障，而是对整个资产生命周期进行策略性管理。 1. 剩余使用寿命（RUL）的概率建模： 使用威布尔分布（Weibull Distribution）和马尔可夫链模型，结合运行数据，对关键部件的退化路径进行概率预测，指导维护窗口的设定。 2. 循环经济中的设备设计： 探讨如何从设计阶段就考虑材料的可回收性、部件的可拆卸性，并建立可追溯的数字护照，以支持未来的翻新、再制造或材料回收流程。 --- 本书的最终目标是提供一套集成化的思维工具，使读者能够跨越材料、结构、控制和管理学之间的传统界限，从而设计、运行和维护下一代高效率、高可靠性的工业机械系统。

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