编织结构复合材料制作、工艺及工业实践

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出版者:科学出版社
作者:杨桂
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1998-11-01
价格:18.0
装帧:
isbn号码:9787030067265
丛书系列:
图书标签:
  • 复合材料
  • 编织结构
  • 制造工艺
  • 工业应用
  • 结构工程
  • 材料科学
  • 纤维增强
  • 复合材料设计
  • 成型技术
  • 轻量化材料
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具体描述

科技前沿:智能制造与未来材料 一、 摘要 本书深入探讨了当前科技领域中最具活力和革命性的两大驱动力:智能制造与未来材料。我们将一同剖析智能制造的核心技术、发展趋势及其在不同行业中的应用,同时也将聚焦于那些有望重塑我们物质世界的创新材料。本书旨在为读者提供一个清晰、全面的视角,了解这些前沿技术如何协同作用,驱动工业的深刻变革,并为未来的可持续发展奠定基础。 二、 智能制造:重塑生产范式 智能制造并非一个单一的概念,而是由一系列相互关联的技术构成,共同驱动着生产过程的智能化、柔性化和高效化。 工业物联网(IIoT)与互联互通: IIoT是智能制造的基石。通过传感器、嵌入式系统和通信技术,机器、设备、产品和人员被连接起来,形成一个实时、动态的信息网络。这使得生产过程的每一个环节都能被实时监控、分析和优化。本书将详细介绍IIoT的架构、关键技术(如边缘计算、5G通信)及其在提升生产透明度、预测性维护和供应链协同方面的作用。 大数据分析与人工智能(AI): 海量生产数据蕴含着巨大的价值。AI算法,特别是机器学习和深度学习,能够从这些数据中挖掘模式、识别异常、预测故障,甚至优化生产参数。我们将探讨AI在质量控制、生产调度、能耗管理以及个性化定制等方面的具体应用,并分析其如何实现“自学习”和“自适应”的生产系统。 机器人技术与自动化: 先进的机器人技术,包括协作机器人(cobots)、自主移动机器人(AMRs)以及高度集成的自动化生产线,正在以前所未有的方式改变着制造业的面貌。本书将阐述不同类型机器人的特点、编程方式以及它们在装配、搬运、焊接等任务中的广泛应用,同时也会讨论人机协作的模式和挑战。 数字孪生(Digital Twin): 数字孪生是物理实体的虚拟副本,能够实时反映物理世界的运行状态。通过构建数字孪生,企业可以在虚拟环境中进行模拟、测试和优化,从而降低试错成本,提高产品研发和生产效率。我们将深入解析数字孪生的构建方法、应用场景(如设备监控、流程优化、产品生命周期管理)及其带来的价值。 增材制造(3D打印): 增材制造,又称3D打印,是一种颠覆传统的制造方式,它通过逐层叠加材料来构建三维物体。本书将重点介绍不同类型的3D打印技术(如FDM、SLA、SLS、金属3D打印)、其在原型制作、小批量生产、复杂结构制造以及个性化定制方面的优势,并展望其在航空航天、医疗、汽车等领域的广阔前景。 三、 未来材料:构筑新世界 材料是支撑一切技术进步的基石。随着科学研究的深入,一系列具有革命性潜力的未来材料正不断涌现,它们将深刻影响着能源、环境、健康、交通等各个领域。 先进复合材料(Beyond Traditional Composites): 在传统复合材料的基础上,本书将聚焦于那些具备更高性能、更多功能的新型复合材料。例如,具有自修复能力的智能复合材料,能够感知环境变化并做出响应的响应性复合材料,以及在轻质高强方面实现突破的新型纤维增强复合材料。我们将探讨它们的组成、制备方法以及在极端环境下的应用潜力。 纳米材料与量子材料: 纳米材料凭借其独特的尺寸效应和表面效应,展现出非凡的物理、化学和生物学特性。量子材料则利用量子力学效应,在信息处理、能源转换等领域开辟了新的可能性。本书将介绍碳纳米管、石墨烯、量子点等代表性材料的结构、性质以及在电子器件、催化剂、传感器、生物医学等方面的应用前景。 生物基材料与可降解材料: 面对日益严峻的环境挑战,可持续性成为材料发展的关键。生物基材料(如聚乳酸PLA、纤维素基材料)和可降解材料(如PBAT、PCL)为替代传统石油基塑料提供了 viable 的解决方案。我们将深入研究这些材料的来源、性能特点、降解机理以及在包装、纺织、医疗器皿等领域的应用,并讨论其在循环经济中的作用。 智能响应性材料: 这类材料能够根据外界环境(如温度、光照、电场、磁场、pH值等)的变化而改变自身形状、颜色、导电性或光学性质。本书将重点介绍形状记忆合金、液晶弹性体、光致变色材料、pH响应性聚合物等,并探讨它们在软体机器人、智能传感器、药物缓释系统、可穿戴设备等领域的创新应用。 能源材料: 随着全球对清洁能源需求的不断增长,高效的能源存储和转换材料显得尤为重要。本书将涵盖锂离子电池正负极材料、固态电解质、燃料电池催化剂、高效光伏材料(如钙钛矿太阳能电池)以及热电材料等,并分析它们在能源技术发展中的关键作用。 四、 智能制造与未来材料的协同效应 智能制造与未来材料并非孤立发展,而是相互促进、协同共生的关系。 智能制造赋能未来材料研发与生产: 智能制造技术,如高精度3D打印、自动化监测和大数据分析,能够加速新型材料的设计、合成、表征和规模化生产。例如,利用3D打印可以精确控制材料的微观结构,从而实现性能的定制化;AI算法可以优化材料配方和加工参数,提高材料的成功率和性能。 未来材料助力智能制造升级: 新型材料的出现也为智能制造带来了新的可能性。例如,轻质高强的先进复合材料可以制造更灵活、更高效的机器人臂;具有自感知能力的智能材料可以集成到生产设备中,实现更精密的实时监控和故障预警;可再生和可降解材料的应用也符合智能制造对可持续性的要求。 五、 行业应用与未来展望 本书将通过丰富的案例分析,展示智能制造与未来材料在航空航天、汽车制造、医疗健康、能源产业、电子信息等多个领域的颠覆性应用。我们将探讨这些技术如何驱动产品创新、优化生产流程、降低成本、提高产品质量,并最终实现可持续发展目标。 展望未来,智能制造与未来材料的融合将催生更加智能化、个性化、可持续化的生产和生活方式。本书旨在为读者提供一个前瞻性的视野,帮助理解这些关键技术的发展脉络,激发创新灵感,并为迎接即将到来的工业新时代做好准备。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的叙述风格非常独特,它不像某些学术著作那样冷硬刻板,反而带有一种经验丰富的大师对后辈的谆谆教诲感。作者似乎非常擅长用类比和生动的工程实例来解释抽象的概念。举例来说,在解释纤维浸润不足的问题时,他没有直接抛出复杂的流体力学公式,而是将其比作“海绵吸水”的过程,形象地说明了粘度、压力和时间如何共同决定了基体对纤维束的有效渗透。这种叙事方式极大地降低了理解门槛,让那些非材料专业出身但需要在项目中使用复合材料的设计工程师也能快速抓住核心要点。更值得称道的是,书中对“成本工程”的考量也融入得恰到好处。它不仅告诉你如何做出最好的产品,还告诉你如何在预算限制内做出“足够好且具有商业竞争力”的产品。从模具材料的选择(钢模、铝模还是环氧模具)到固化周期对设备利用率的影响,书中提供了详尽的经济性分析模型,这在实际的项目决策中,比单纯追求“极限性能”要实用得多。

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这本新出的关于复合材料制作的典籍,简直是为我们这些在工程领域摸爬滚打多年的老兵量身定做的案头宝典!我刚拿到手,就被它那厚重的质感和严谨的排版所吸引。翻开第一页,首先映入眼帘的是对材料本征性能的深入剖析,从微观层面的纤维与基体的相互作用,到宏观尺度的力学响应,作者似乎毫不吝啬地将毕生所学倾囊相授。特别是关于预浸料体系的成型窗口控制那几章,描述得极其细致,我以前在试制复杂曲面结构件时经常遇到的气泡和分层问题,在这里找到了清晰的理论指导和实操建议,感觉找到了多年的“症结”所在。它不仅仅停留在理论的阐述,更多的是将前沿的学术研究成果转化为可操作的工业流程,例如,对于热压罐固化过程中的温度梯度与压力同步控制,书中给出了好几个不同树脂体系的详细参数曲线和案例分析,这对于我们优化现有生产线、提升产品一致性具有直接的、立竿见影的价值。阅读过程中,我时不时会停下来,对照我手头正在进行的项目,惊奇地发现许多以前凭经验拿捏的参数,在这里都有了扎实的科学依据支撑。这本书的图表绘制水平也极高,复杂的应力分布图和失效模式示意图,清晰到仿佛能用手触摸到材料内部的结构变化,对于提升团队新成员的理解速度,绝对是一剂良药。

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从一个长期关注先进制造技术趋势的观察者的角度来看,这本书成功地搭建了一座连接基础科学与产业转化的坚固桥梁。它没有停留在传统层压板的讨论上,而是大胆地将视野投向了新兴的3D打印复合材料成型技术,比如连续纤维增强的增材制造。书中对不同打印路径对层间剪切强度的影响进行了详尽的建模和验证,虽然这部分内容相对前沿,尚未完全普及,但它清晰地勾勒出了未来十年复合材料制造技术的发展脉络。此外,它对复合材料的无损检测(NDT)技术的整合也做得非常出色,从超声波C扫描到热像仪检测,不仅介绍了原理,更重要的是探讨了如何将NDT结果实时反馈到工艺参数调整中,形成一个闭环优化系统。这种前瞻性的视角,使得这本书不仅仅是当下生产的指南,更是未来研发部门的战略参考资料。阅读下来,最大的感受是作者对整个技术链条的深刻理解,他知道每一个工艺选择背后所蕴含的工程妥协与技术取舍,体现出极高的专业素养。

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这本书的深度和广度令人印象深刻,它不是一本简单的操作手册,而是一部跨越了材料、工艺、设备和质量控制的综合性工业百科全书。特别是在后处理工艺方面,作者着墨颇多,这是许多同类书籍常常忽略的关键环节。关于残余应力的释放、湿热环境下的性能衰减预防措施,以及复合材料结构件的粘接和维修技术,书中都给出了细致入微的指导。例如,对于大型结构件的固化后冷却速率控制,书中不仅提供了计算模型,还针对不同尺寸的部件给出了经验性的推荐范围,这极大地规避了因冷却不当导致的开裂风险。此外,它对特定行业应用的案例分析部分也很有价值,比如航空结构件对疲劳性能的特殊要求,以及在汽车轻量化背景下对低成本快速固化树脂的应用探索。总而言之,这是一本集理论深度、工艺实用性、前瞻视野和成本意识于一体的重量级著作,对于任何想在复合材料制造领域深耕的人来说,它都是一本值得反复研读、常置手边的参考书。

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我必须承认,我对这种技术专著的阅读向来是抱着挑剔态度的,毕竟市面上很多书籍往往是理论堆砌,缺乏与实际生产环境的有效桥接。然而,这本书却展现出一种罕见的务实精神。它并未沉溺于过于高深的数学推导,而是聚焦于“如何做”和“为什么这样做会成功/失败”。尤其是在纤维铺放技术那一块,作者详细对比了手工铺层、自动铺带(ATL)和自动纤维放置(AFP)这三大主流工艺的优劣势,不仅分析了它们在不同结构复杂度和产量需求下的适用性,甚至连不同品牌设备的操作逻辑差异和常见故障排除都略有提及,这简直是项目经理和车间主管的福音!我特别欣赏它对“缺陷控制”部分的着墨之重,没有回避复合材料制造中的固有痛点,反而将其系统化地分类:从原材料存储到模具准备,再到后处理,每一个环节的潜在风险点都被一一列出,并附带了对应的质量控制(QC)检查清单。这让整本书的实用性达到了一个全新的高度,它不再是一本“读完就束之高阁”的书,而是可以随时翻开,作为现场问题解决手册的参考工具。对于追求零缺陷交付的制造企业来说,这种深度和广度是无价之宝。

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