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出版者:

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出品人:

页数:460

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出版时间:2010-7

价格:44.70元

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isbn号码:9787040291476

丛书系列:

图书标签:

• 机械制图
• 工程制图
• 机械工程
• 图学
• CAD
• 绘图
• 技术图纸
• 机械设计
• 标准化
• 制图规范

匠心独运：现代工程设计与材料科学的交融 图书名称： 现代工程设计与材料科学的交融 图书简介： 本书旨在为工程技术人员、设计工程师以及相关领域的学生提供一本全面、深入且紧跟时代前沿的专业参考书。它不再局限于传统的设计规范和单一的制图语言，而是将现代工程设计理念、先进的材料科学知识与数字化制造技术进行有机整合，构建了一个面向未来、强调跨学科协作的工程实践框架。 本书的理论深度和广度远远超越了基础的几何投影和视图表达，它聚焦于复杂系统集成、功能驱动设计以及可持续性工程的实现路径。我们将彻底摒弃将“机械制图”视为独立学科的传统窠臼，转而探讨如何利用更高级别的设计工具和思维模式来指导物理实体的创造过程。 --- 第一部分：范式转移——从蓝图到数字孪生 本部分将首先确立现代工程设计不再仅仅是二维图纸的绘制过程，而是一个多维度、迭代优化的信息管理过程。 第一章：数字驱动的设计思维 本章深入探讨了设计流程的数字化转型。重点阐述了参数化设计（Parametric Design）和基于模型的工程（Model-Based Engineering, MBE）的核心理念。读者将学习如何利用参数驱动几何体，实现设计意图的快速修改和验证，而非传统的手动修改线条和尺寸标注。我们详细剖析了“设计意图”（Design Intent）在数字化模型中的固化和传递机制，这远比图纸上的几何尺寸复杂得多。 第二章：拓扑优化与生成式设计 本章着重介绍如何利用计算工具指导结构布局。我们将超越传统的经验设计方法，深入研究拓扑优化（Topology Optimization）的数学基础和应用场景。重点包括：如何定义载荷边界条件、约束区域和材料属性，以及如何解读优化算法生成的高度仿生、轻量化的结构形态。随后，我们将讨论生成式设计（Generative Design）如何通过迭代运算，探索出人脑难以直接构想的数千种可行设计方案，实现功能最大化与材料消耗最小化的平衡。 第三章：系统集成与接口管理 现代工程项目往往涉及机、电、软的深度耦合。本章强调了系统工程（Systems Engineering）的视角。我们探讨了如何对复杂系统进行分解、抽象和集成。重点内容包括功能分解结构（FBS）和配置管理（Configuration Management），确保不同子系统（如机械结构、传感器布置、控制单元）之间的物理和信息接口的精确匹配，避免因接口不兼容导致的后期返工。 --- 第二部分：材料的革命与性能的塑造 本部分将材料科学提升到与结构设计同等重要的地位，强调材料选择是实现特定工程性能的关键环节。 第四章：先进结构材料的性能调控 本章对传统结构材料（如标准钢材和铝合金）的局限性进行了批判性回顾，并重点介绍了高性能材料。内容包括高熵合金（High-Entropy Alloys）的微观结构与宏观力学性能的关系，复合材料（Composites）如碳纤维增强聚合物（CFRP）的层合板设计理论，以及如何通过纤维铺层角度精确控制材料在不同方向上的刚度和强度。 第五章：增材制造（AM）的材料挑战与机遇 增材制造正在重塑产品开发的物理基础。本章专注于AM工艺（如SLM、EBM）对材料性能的影响。我们将深入分析增材制造过程中特有的残余应力、孔隙率和各向异性问题。读者将学习如何根据AM材料的特点调整设计策略，例如，如何设计支撑结构，以及如何通过热处理来改善打印部件的晶粒结构和疲劳寿命。 第六章：功能性材料与智能响应结构 超越传统的承重功能，本章探讨了材料如何赋予结构“智能”。重点介绍形状记忆合金（SMA）、压电材料在主动减振和传感器集成中的应用。此外，还包括了自修复材料（Self-Healing Materials）的最新研究进展，以及如何将这些材料的概念融入到长期可靠性设计之中。 --- 第三部分：制造的精确性与质量的保证 本部分将设计模型直接转化为可制造的实体，强调制造工艺对最终产品性能的决定性影响。 第七章：面向制造的设计（DFM）与装配（DFA）的深度整合 我们超越了基础的公差配合，进入到公差链分析（Tolerance Stack-up Analysis）的高级应用。本章详细阐述了如何使用统计性公差设计（Statistical Tolerance Design）来平衡制造成本与装配可靠性。此外，重点讨论了可制造性分析（Manufacturability Analysis）工具，确保设计方案在选定的生产线上具有最高的成品率。 第八章：计量学与逆向工程在设计验证中的角色 现代产品验证不再依赖于简单的卡尺测量。本章介绍了三坐标测量机（CMM）、激光扫描和光学测量系统的工作原理。我们将重点讲解逆向工程（Reverse Engineering）如何将物理原型转化为精确的CAD模型，并讨论如何将实际测量数据（点云）与原始设计模型进行偏差分析（Deviation Analysis），从而闭合设计-制造-验证的循环。 第九章：数字化验证：仿真驱动的决策制定 本书强调仿真（Simulation）是设计验证的核心手段，而非事后补救。本章全面覆盖有限元分析（FEA）在静态、动态、热力学和疲劳分析中的高级应用。更重要的是，我们探讨了多物理场耦合仿真（Multi-Physics Coupling），例如，如何同时模拟电磁场对机械结构的驱动和热形变效应，从而在虚拟环境中对复杂系统的行为做出精确预测。 --- 总结展望： 本书致力于培养工程师具备从宏观系统视角到微观材料控制的全面能力。它要求读者掌握的不仅仅是精确的几何表达，而是理解如何通过对材料、结构、制造工艺和数字信息的综合管理，创造出更轻便、更智能、更具韧性的现代工程实体。这是一部面向未来工程实践者的工具书，旨在推动工程设计向着更高集成度、更强功能性和更可持续性的方向发展。

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