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本书目录简介：一、前言；二、使用说明；三、词汇正文；四、德文索引；五、附图索引。
好的，这是一本关于《现代机械设计与制造技术：理论与实践》的图书简介，内容翔实，旨在全面介绍机械工程领域的前沿技术和核心原理。 --- 图书简介：《现代机械设计与制造技术：理论与实践》 导言：面向未来的机械工程 随着工业4.0时代的深入推进，机械工程正经历着前所未有的变革。传统的设计与制造方法已不足以应对日益复杂的产品需求、严格的性能标准以及对可持续性的迫切要求。《现代机械设计与制造技术：理论与实践》正是为了填补这一知识鸿沟而精心编撰的权威著作。本书不仅系统梳理了机械工程学的经典理论基础，更以前瞻性的视野，深入剖析了当前及未来十年内最具影响力的先进技术和工程实践。 本书的核心目标是培养新一代具备跨学科视野、能够驾驭数字化、智能化工具的机械工程师。我们坚信，未来的机械设计不再是孤立的优化过程，而是与材料科学、信息技术、控制系统深度融合的系统工程。 第一部分：先进材料与结构设计基础 本部分侧重于奠定坚实的材料科学基础，并将其转化为高效、可靠的结构设计。 第一章：高性能工程材料的特性与选择 本章详细探讨了金属合金（如高熵合金、超塑性材料）、高性能聚合物、先进复合材料（碳纤维增强环氧树脂、陶瓷基复合材料）的微观结构、力学行为和热力学特性。重点分析了材料在极端条件（高温、高压、腐蚀环境）下的失效模式，并提供了基于性能需求进行材料快速筛选和优化选择的决策模型。 第二章：拓扑优化与仿生结构设计 摒弃传统的经验驱动设计方法，本章聚焦于计算驱动的设计范式。详细介绍了密度法、水平集法等主流拓扑优化算法的数学原理、求解流程及商业软件应用（如使用Abaqus/Topology Optimization模块）。此外，引入了仿生学原理，探讨如何从自然界中汲取灵感，设计出具有高比强度、自适应或自修复能力的创新结构，例如蜂窝结构、骨小梁结构在工程中的实际应用案例。 第三章：疲劳、断裂力学与结构可靠性评估 深入剖析了结构在循环载荷下的损伤累积过程。内容涵盖了S-N曲线的构建、Miner线性累积损伤理论、低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）的分析方法。重点讲解了断裂韧性（KIC）的测试与评估，以及持久性（Durability）设计指标的确定。本章还介绍了基于可靠性工程的结构安全系数设定方法，强调在设计阶段量化风险。 第二部分：数字化制造与智能加工工艺 本部分是本书的重头戏，集中阐述了如何利用信息技术和先进制造装备实现高精度、高效率的生产制造。 第四章：计算机辅助工程（CAE）的深度应用 超越基础的有限元分析（FEA），本章着重讲解了多物理场耦合分析，包括热-力-电耦合在精密仪器中的应用，以及流体-结构耦合（FSI）在柔性机构设计中的重要性。详细介绍了如何使用间接法和直接法进行刚度、强度和模态分析，并强调了后处理技术中特征识别和结果可视化的关键技巧。 第五章：增材制造（3D打印）的技术路线与材料科学 全面概述了当前主流的增材制造技术，包括选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）、材料喷射成形（Material Jetting）等。针对金属增材制造，深入探讨了残余应力控制、致密度控制以及打印件的后处理（热等静压HIP）对机械性能的影响。重点分析了增材制造如何赋能复杂零部件的轻量化和功能集成。 第六章：先进切削加工的机理与优化 本章回归传统制造，但聚焦于其前沿发展。详细分析了高速加工（HSM）和五轴联动加工的技术要点，包括刀具路径的智能规划和颤振抑制技术。深入探讨了微纳加工的原理，例如激光诱导前表面转向（LIFT）和超精密车削，并给出了切削力、振动与表面完整性之间的数学关系模型。 第三部分：系统集成与智能控制 现代机械产品是机、电、算一体化的产物。本部分探讨了如何将控制理论与机械系统有效融合。 第七章：机构动力学与柔顺性设计 从拉格朗日方程和牛顿-欧拉方程出发，建立复杂多自由度机构的运动学和动力学模型。重点讲解了柔顺机构（Compliant Mechanism）的设计理念，利用材料的弹性变形来取代传统关节，从而实现无摩擦、高集成度的运动控制。本章包含主动和被动振动控制策略。 第八章：机电耦合系统中的传感器、驱动器与实时控制 本章聚焦于智能机械系统的“神经”与“肌肉”。详细介绍了高精度编码器、力/扭矩传感器的工作原理及其在闭环控制中的数据采集与滤波。对伺服电机驱动系统的建模、PID控制、状态空间控制在机械臂和高精度定位平台中的应用进行了详尽的论述。强调了实时操作系统（RTOS）在确保控制带宽和系统同步性方面的重要性。 第九章：工业物联网（IIoT）与预测性维护（PdM） 展望工业4.0的实现路径，本章探讨了机械设备的数据采集、边缘计算和云计算架构。重点介绍了如何利用振动信号、声学发射、温度漂移等健康监测数据，结合机器学习算法（如SVM、深度学习），实现故障的早期预警和剩余使用寿命（RUL）的精确预测，从而将被动维修转化为主动、预测性的维护策略。 结论：面向未来的系统工程师 《现代机械设计与制造技术：理论与实践》是一本面向机械工程专业本科高年级学生、研究生以及广大工程技术人员的综合性参考手册。它不仅提供了坚实的理论基石，更穿插了大量来自航空航天、高端装备制造、生物医学工程等领域的工程案例与算例，确保读者能够将理论知识迅速转化为解决实际工程问题的能力。掌握本书内容，即是掌握了构建下一代精密、智能、高效机械系统的关键技术钥匙。 ---
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