機械現代設計方法學 (平裝) pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:中國建築工業齣版社

作者:

出品人:

頁數:502 页

译者:

出版時間:1987年01月

價格:2.8

裝幀:平裝

isbn號碼:9787112000739

叢書系列:

圖書標籤:

• 機械設計
• 現代設計
• 設計方法學
• 工程設計
• 産品設計
• 創新設計
• 設計思維
• 製造業
• 工業設計
• 機械工程

《機械結構性能優化理論與實踐》 內容簡介： 在現代工程領域，機械結構的性能優化已成為提升産品競爭力、延長使用壽命、降低製造成本以及實現可持續發展的關鍵。本書深入探討瞭機械結構性能優化的理論基礎、核心方法論以及實際應用中的關鍵技術，旨在為工程師、研究人員及相關領域學生提供一個全麵而係統的指導。 本書首先從宏觀層麵剖析瞭機械結構性能優化的重要性，闡述瞭其在航空航天、汽車製造、能源工程、精密儀器等眾多高科技領域的深遠影響。接著，本書循序漸進地介紹瞭優化設計的基本原理，包括目標函數的設定、約束條件的定義、設計變量的選取以及評價指標的建立。在此基礎上，我們將聚焦於一係列先進的優化算法，從經典方法到前沿技術，進行詳盡的講解與對比分析。 第一篇：優化設計理論基礎 第一章：機械結構性能優化概述 1.1 現代機械工程中的優化設計需求 1.1.1 性能提升：速度、精度、效率、可靠性等 1.1.2 成本控製：材料消耗、製造周期、能源消耗 1.1.3 可持續性發展：輕量化、綠色製造、環保要求 1.1.4 安全性與耐久性：結構強度、疲勞壽命、抗衝擊能力 1.2 優化設計的定義與目標 1.2.1 目標函數：單一目標與多目標優化 1.2.2 約束條件：幾何約束、力學約束、材料約束、工藝約束、經濟約束 1.2.3 設計變量：尺寸、材料、形狀、拓撲結構 1.2.4 優化指標：性能指標、經濟指標、可靠性指標 1.3 優化設計的基本流程 1.3.1 問題定義與目標設定 1.3.2 數學模型建立 1.3.3 算法選擇與求解 1.3.4 結果分析與驗證 1.3.5 方案實施與反饋 第二章：有限元分析在優化設計中的應用 2.1 有限元法的基本原理 2.1.1 離散化：單元劃分與節點定義 2.1.2 單元方程組的建立 2.1.3 整體方程組的組裝 2.1.4 邊界條件的處理 2.1.5 解的計算與後處理 2.2 結構力學分析的有限元實現 2.2.1 靜態結構分析：應力、應變、位移 2.2.2 動力學分析：模態分析、瞬態響應、頻率響應 2.2.3 熱-結構耦閤分析 2.2.4 屈麯與穩定性分析 2.3 有限元分析結果的解讀與優化指導 2.3.1 應力集中與薄弱點識彆 2.3.2 變形分析與剛度評估 2.3.3 固有頻率與振動模式分析 2.3.4 壽命預測與疲勞評估 第二篇：核心優化算法與方法 第三章：經典優化算法 3.1 數學規劃方法 3.1.1 綫性規劃 3.1.2 非綫性規劃 3.1.3 凸優化 3.2 梯度下降法及其變種 3.2.1 最速下降法 3.2.2 共軛梯度法 3.2.3 牛頓法與擬牛頓法 3.3 罰函數法與乘子法 3.3.1 外部罰函數法 3.3.2 內部罰函數法 3.3.3 增廣拉格朗日乘子法 3.4 傳統的結構優化方法 3.4.1 尺寸優化 3.4.2 形狀優化 3.4.3 拓撲優化（初步介紹） 第四章：智能優化算法 4.1 進化算法 4.1.1 遺傳算法 (GA)：原理、算子、參數選擇 4.1.2 差分進化算法 (DE)：原理、優勢與應用 4.1.3 粒子群優化算法 (PSO)：原理、收斂性與改進 4.1.4 蟻群優化算法 (ACO)：原理、信息素更新機製 4.2 群體智能算法 4.2.1 模擬退火算法 (SA)：退火過程與溫度調度 4.2.2 蜂群算法 (BCO) 4.2.3 魚群算法 (FSA) 4.3 啓發式算法的特點與適用性 4.3.1 全局搜索能力 4.3.2 對目標函數導數信息的依賴程度 4.3.3 解決復雜、非綫性、高維問題的能力 第五章：多目標優化方法 5.1 多目標優化問題的基本概念 5.1.1 Pareto最優解集 5.1.2 帕纍托前沿 (Pareto Frontier) 5.2 權係數法與ε-約束法 5.2.1 將多目標問題轉化為單目標問題 5.2.2 權係數的選取與影響 5.3 進化多目標優化算法 (EMOAs) 5.3.1 NSGA-II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) 5.3.2 MOEA/D (Multi-objective Evolutionary Algorithm based on Decomposition) 5.3.3 SPEA2 (Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2) 5.4 多目標優化結果的評估與選擇 第三篇：先進優化技術與應用 第六章：拓撲優化 6.1 拓撲優化的基本思想與發展 6.1.1 從宏觀到微觀的材料分布設計 6.1.2 解決“無中生有”的結構設計問題 6.2 主流拓撲優化方法 6.2.1 可變密度法 (SIMP) 6.2.2 內積法 (BI-Method) 6.2.3 有界局部最優法 (BLOSM) 6.2.4 尺寸和形狀拓撲優化 (DSTO) 6.3 拓撲優化的應用案例 6.3.1 輕量化結構設計（如飛機部件、汽車底盤） 6.3.2 散熱結構優化（如電子設備散熱器） 6.3.3 減振降噪結構設計 6.4 拓撲優化結果的後處理與製造可行性 第七章：形狀優化與尺寸優化 7.1 形狀優化的原理與方法 7.1.1 基於邊界移動的方法 7.1.2 基於CAD模型的參數化變形 7.1.3 對麯麵和麯綫進行優化 7.2 尺寸優化的應用 7.2.1 梁、闆、殼結構的截麵尺寸優化 7.2.2 軸類零件的直徑優化 7.2.3 螺栓、銷釘的尺寸優化 7.3 形狀優化與尺寸優化的耦閤 第八章：可靠性優化設計 8.1 工程結構中的不確定性來源 8.1.1 參數不確定性：材料性能、載荷、幾何尺寸 8.1.2 模型不確定性：有限元模型精度 8.1.3 環境不確定性 8.2 可靠性指標的定義 8.2.1 失效率 (Failure Rate) 8.2.2 可靠度 (Reliability) 8.2.3 安全裕度 (Safety Margin) 8.3 可靠性優化算法 8.3.1 基於概率的方法（如Monte Carlo模擬） 8.3.2 基於區間分析的方法 8.3.3 改進的遺傳算法與粒子群算法在可靠性優化中的應用 8.4 可靠性驅動的結構設計 第九章：現代工程應用與案例分析 9.1 航空航天領域的結構輕量化與強度優化 9.1.1 飛機翼型與機身結構的優化 9.1.2 發動機部件的耐高溫與抗疲勞優化 9.1.3 衛星載荷結構的減重與剛度設計 9.2 汽車工業中的碰撞安全與輕量化設計 9.2.1 車身結構的吸能優化 9.2.2 底盤與懸掛係統的剛度與耐久性優化 9.2.3 發動機支架與傳動係統的減振優化 9.3 能源工程中的設備性能與壽命優化 9.3.1 渦輪葉片的氣動-熱-力耦閤優化 9.3.2 管道與壓力容器的應力分布優化 9.3.3 儲能設備（如電池包）的結構散熱優化 9.4 生物醫學工程中的植入體設計 9.4.1 人工關節的力學匹配與生物相容性優化 9.4.2 骨骼修復支架的力學性能與骨長入優化 9.5 案例研究：某型機械臂末端執行器的優化設計 9.5.1 優化目標設定：減重、提高剛度、降低振動 9.5.2 有限元模型建立與初步分析 9.5.3 采用混閤優化算法進行參數化與拓撲優化 9.5.4 優化結果分析與製造可行性評估 第四篇：工程實施與前沿展望 第十章：優化設計的軟件工具與平颱 10.1 集成化優化設計軟件 10.1.1 ANSYS Workbench & DesignXpression 10.1.2 Abaqus & Tosca Structure 10.1.3 MSC Nastran & Apex 10.1.4 Altair HyperWorks Suite (OptiStruct, HyperMesh) 10.2 專用優化算法庫與接口 10.2.1 MATLAB Optimization Toolbox 10.2.2 Python SciPy & Libraries (DEAP, PyGAD) 10.3 與CAD/CAE軟件的集成與工作流程 10.3.1 參數化建模與幾何接口 10.3.2 有限元模型自動生成與求解 10.3.3 優化結果導入與後處理 第十一章：工程實踐中的挑戰與解決方案 11.1 模型精度與計算成本的權衡 11.2 復雜約束條件的處理 11.3 製造工藝的限製與可製造性設計 11.4 優化結果的驗證與實驗確認 11.5 團隊協作與項目管理 第十二章：優化設計的未來趨勢 12.1 智能製造與數字孿生驅動的優化 12.2 基於機器學習與人工智能的優化方法 12.3 材料基因組學與性能驅動的材料設計 12.4 增材製造 (3D打印) 對拓撲優化的影響 12.5 跨領域多物理場耦閤優化 本書的每一章節都力求理論與實踐相結閤，通過大量的圖錶、公式推導和工程案例，幫助讀者深刻理解機械結構性能優化的核心思想與技術細節。無論您是希望提升現有産品性能，還是著眼於未來創新設計，本書都將是您不可或缺的參考。

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這本書的裝幀和紙張質量給人一種厚重感，內容想必也是經過瞭長時間的沉澱和打磨。我最關心的是，它如何處理設計創新與工程約束之間的辯證關係。現代設計不隻是畫齣新穎的草圖，更關鍵的是如何在一個充滿成本、製造限製和使用環境約束的現實世界中實現這種創新。我非常期待書中關於“迭代優化循環”的描述，希望它能提供一種比傳統瀑布模型更靈活、更具適應性的設計迭代策略。我更希望它能深入探討如何利用最新的傳感技術和物聯網概念，將設計思維延伸到産品全生命周期管理中去。這本書的氣質是那種沉穩的、麵嚮未來的指導手冊，它不是教你具體的“如何做”，而是教你“如何以更高維度思考設計問題”。我希望讀完之後，我的設計視野能因此被極大地拓寬，能夠預見未來十年機械設計領域可能齣現的技術變革方嚮。

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拿到書本後，我立刻翻閱瞭其中關於“創成式設計”和“人機協同”的部分。這本書的語言風格非常平實，但邏輯嚴密得讓人感到一絲敬畏。它不像某些教材那樣堆砌公式，而是更傾嚮於闡述理念背後的哲學基礎。我欣賞它對“設計黑箱”的批判，並試圖提供一套透明化的、可追溯的設計路徑。對於我這種長期在傳統流程中摸索的人來說，最難能可貴的就是能有一個清晰的路綫圖，指導我們如何逐步過渡到更智能、更敏捷的設計模式。我希望書中能對“多物理場耦閤分析”在設計初期的應用策略有詳細的闡述，因為這是目前項目中最耗時且最容易齣錯的環節之一。如果它能提供一套評估不同設計方法論效率和風險的量化指標體係，那就更完美瞭。這本書給我的感覺是，它在試圖重新定義我們對“好設計”的理解和實現路徑。

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說實話，我拿到這本厚厚的書時，第一反應是它肯定會是一本“硬核”的參考書，那種需要反復研讀，並在實際工作中隨時查閱的工具典籍。從目錄結構來看，它似乎試圖構建一個從基礎理論到高級應用的完整知識體係。我特彆欣賞它將“可靠性設計”和“綠色製造”等前沿議題融入到整體設計方法論中的做法，這錶明作者對當前産業發展趨勢有著深刻的洞察。許多傳統的設計書籍往往側重於具體的結構設計或有限元分析的軟件操作，但這本似乎更著眼於方法論的提升——即“如何思考”而不是“如何操作”。我希望書中能夠對“設計空間探索”的量化方法有深入的探討，比如如何有效地搜索最優解集，而不是僅僅依賴設計師的經驗直覺。如果能輔以清晰的流程圖和決策樹，幫助讀者梳理齣一條清晰的現代設計路徑，那麼這本書的價值將無可估量。我期待它能成為我案頭不可或缺的“方法論聖經”。

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我購買這本書主要是衝著它標題中那個“方法學”的定位去的。在工程領域，我們常常被各種新工具和新軟件淹沒，但真正能將這些工具融會貫通，形成一套高效、可重復的設計範式的“方法論”纔是核心競爭力。我希望這本書能夠打破不同學科之間的壁壘，比如如何將信息論、控製論的觀點有效地引入到機械結構的設計優化中。我特彆關注它對“設計知識管理”的論述，現代項目越來越依賴於曆史數據的復用和經驗的沉澱，如果書中能提供一套係統化的知識捕獲和應用框架，那對於團隊的知識資産積纍將是巨大的貢獻。我對那些空泛的口號不感興趣，我需要的是那種經過時間檢驗、並且能在復雜多變的工程項目中切實落地執行的指導方針。我希望它能教會我如何從根本上提升設計決策的質量，而不是僅僅在現有框架內做微調。

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這本書的封麵設計簡潔大氣，封麵上那個復雜的齒輪組圖形，一下子就抓住瞭我的眼球。我一直對機械設計領域的前沿技術抱有濃厚的興趣，特彆是那些能顯著提升設計效率和産品性能的新方法論。這本書的定位似乎就是填補這一領域的理論與實踐之間的鴻溝。我期望它能深入剖析現代設計流程中的關鍵環節，比如如何有效利用仿真技術進行參數優化，以及如何將人工智能和機器學習的理念融入到概念設計階段。我特彆關注它對“係統思維”的闡述，畢竟現代機械産品越來越復雜，單一學科的思維方式已經很難應對多約束、多目標的設計挑戰瞭。如果書中能提供一些具體的案例分析，展示如何運用這些“現代方法學”成功解決一個復雜的工程問題，那就太棒瞭。我對它在“麵嚮服務的創新設計”或者“數字孿生驅動的設計”這些熱點方嚮上的論述抱有很高的期待，希望它不僅僅停留在理論層麵，而是能給工程師們帶來切實可行的工具箱和思維框架的升級。總而言之，它散發著一種前沿、嚴謹且極具實戰指導意義的氣息。

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