Exercise Concepts, Calculations, and Computer Applications

Exercise Concepts, Calculations, and Computer Applications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Brown & Benchmark Pub
作者:Robert M. Ross
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1990-07
价格:USD 46.15
装帧:Paperback
isbn号码:9780697148254
丛书系列:
图书标签:
  • Exercise Physiology
  • Biomechanics
  • Kinesiology
  • Sports Science
  • Calculations
  • Computer Applications
  • Fitness
  • Health
  • Rehabilitation
  • Training
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具体描述

机械设计与制造前沿:结构优化、材料科学与智能制造技术 书籍简介 本书深入探讨了当代机械工程领域的核心议题,重点聚焦于先进结构设计理论、新型功能材料的开发与应用,以及智能制造技术在提升产品性能与生产效率中的关键作用。全书结构严谨,内容涵盖了从基础理论到尖端实践的多个层面,旨在为机械工程、材料科学及相关领域的工程师、研究人员和高年级学生提供一份全面而深入的参考指南。 第一部分:先进结构设计与分析 本部分致力于解析现代机械结构在复杂载荷、极端环境下的性能表现,并介绍突破传统限制的优化设计方法。 第一章:拓扑优化与多物理场耦合分析 本章首先系统阐述了拓扑优化的数学基础,包括密度法、水平集法等主流算法的原理与实施细节。重点讨论了如何将拓扑优化与强度、刚度、热传导、电磁场等多种物理场进行耦合分析。书中提供了大量的案例研究,展示了如何利用这些技术设计出轻量化、高强度的航空航天部件和高性能传动机构。我们详细分析了在设计迭代过程中,如何平衡制造约束(如最小壁厚、拔模斜度)与结构性能指标,并介绍了基于梯度的实时反馈优化流程。 第二章:疲劳寿命预测与可靠性工程 本章深入探讨了机械结构件的失效机理,特别是高周疲劳和低周疲劳。书中不仅回顾了S-N曲线、Basquin关系等经典疲劳理论,更着重介绍了基于应变控制的Coffin-Manson关系在复杂载荷谱下的应用。我们引入了先进的断裂力学概念,如裂纹萌生寿命预测(基于微观损伤累积模型)和裂纹扩展速率的数值模拟(如XFEM扩展有限元法)。此外,本章强调了概率和统计方法在可靠性工程中的应用,包括Weibull分布在材料缺陷分析中的应用,以及如何构建系统级的可靠性评估框架。 第三章:柔顺机构与变胞机构设计 柔顺机构以其无摩擦、无间隙、高精度集成的优势,在微纳操作和医疗器械领域展现出巨大潜力。本章从弹性变形理论出发,推导了柔顺铰链的设计准则和尺寸效应分析。随后,本书转向更复杂的变胞机构(Compliant Mechanisms with Reconfigurability),探讨了如何通过控制输入实现机构形态和功能的变化。我们详细分析了变胞机构的运动学和静力学建模方法,并展示了如何利用参数化建模技术实现快速设计验证。 第二部分:前沿功能材料与界面行为 本部分关注材料科学的最新进展,特别是那些能够赋予机械系统全新功能的先进材料及其在复杂界面上的行为。 第四章:高性能复合材料的力学行为 本书深入研究了碳纤维增强复合材料(CFRP)和陶瓷基复合材料(CMC)的宏观力学响应。重点分析了层合板的经典层合理论(Classical Lamination Theory, CLT)的局限性,并引入了更精确的跨尺度分析方法,如有效的介质模型和微观力学模型。本章详细阐述了纤维/基体界面对材料整体性能(特别是层间剪切强度和抗冲击性)的关键影响,并介绍了热固化和热塑性树脂基体的固化动力学对其力学性能的影响。 第五章:增材制造材料的微观结构与性能调控 增材制造(AM)技术正在彻底改变零件制造的方式。本章聚焦于激光粉末床熔融(LPBF)和电子束熔化(EBM)过程中材料的凝固行为和微观组织演变。我们分析了快速冷却速率导致的非平衡凝固现象,以及由此产生的残余应力和孔隙率问题。书中详细讨论了如何通过优化扫描策略、预热温度和气体环境来调控最终零件的晶粒尺寸、相分布以及残余应力水平,从而实现定向强化或梯度材料的制造。 第六章:智能与响应性材料在驱动中的应用 本章探讨了具有内在响应能力的材料,如形状记忆合金(SMA)、压电材料和磁流变液(MRF)。对于SMA,我们详细分析了其马氏体相变的热力学驱动机制,并构建了耦合了热-力-相变的多尺度本构模型,用于设计自修复或自适应结构。在压电材料方面,书中讨论了PZT等陶瓷的本构方程,并介绍了如何将这些材料集成到传感器和驱动器阵列中,实现高带宽的振动抑制和精确的位置控制。 第三部分:智能制造与过程控制 本部分聚焦于信息技术与机械制造过程的深度融合,特别是如何利用数据驱动的方法提升制造系统的柔性和效率。 第七章:先进加工工艺的仿真与优化 本章侧重于高精度加工(如五轴联动铣削、超精密磨削)过程中的物理建模。我们详细介绍了切削力、刀具磨损、工件热变形的实时预测模型。对于磨削过程,书中探讨了砂轮磨损机制和磨粒间相互作用的离散元方法(DEM)模拟。本章的重点在于如何利用仿真结果指导工艺参数的在线调整,以确保最终零件的几何精度和表面完整性。 第八章:基于传感器融合的制造过程监控 本章探讨了如何利用物联网(IoT)技术在制造现场采集多源异构数据。我们详细介绍了非接触式传感器(如激光位移计、声发射传感器)和接触式传感器(如扭矩传感器、加速度计)的数据采集和预处理技术。核心内容在于传感器信号的融合算法,包括卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波在状态估计中的应用,以实时、准确地判断刀具状态和加工质量偏差。 第九章:数字孪生与自适应制造系统 数字孪生(Digital Twin)是实现未来智能工厂的关键技术。本章系统阐述了数字孪生的架构设计,包括物理实体模型、实时数据流和虚拟模型之间的映射机制。我们重点讨论了如何利用高保真度的有限元模型作为孪生体的核心,并通过机器学习模型(如深度神经网络)对模型参数进行实时校准。最终目标是构建一个能够自主诊断故障、预测性维护,并能根据订单需求动态重构生产计划的自适应制造系统。本书的案例分析展示了如何将这些技术应用于复杂装备的定制化柔性生产线上。

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读后感

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用户评价

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这本书的排版和内容组织方式简直是教科书级别的典范。我通常对这种标题听起来比较“硬核”的书籍会望而却步,总担心阅读体验会像啃干面包一样乏味。然而,这本书的结构设计非常人性化。每一章的开篇都会清晰地界定本章要解决的核心“问题”或“概念”,然后循序渐进地引入所需的数学工具和计算方法,最后总会有一个或多个“案例研究”来展示这些工具在真实运动场景中的威力。这种“问题导向-工具引入-实践应用”的循环结构,极大地降低了学习的认知负荷。我尤其欣赏作者在阐述复杂概念时所使用的类比和图示,它们总是那么恰到好处,能够迅速点亮那些原本晦涩难懂的物理学原理。即便是涉及积分或微分的概念,作者也通过运动中的能量累积或速率变化来直观地解释,而不是仅仅停留于符号的变换。这本书读起来毫不费力,但知识的沉淀却是扎实而深刻的,它成功地将一门严肃的学科变得平易近人和引人入胜。

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这本《Exercise Concepts, Calculations, and Computer Applications》真是我近期读到的一本让人耳目一新的书籍。我一直对运动生理学和生物力学有浓厚的兴趣,但市面上很多教材要么过于理论化,要么就是堆砌公式,缺乏实际的指导性。这本书的独特之处在于,它非常巧妙地将抽象的运动概念与实际的数学计算和现代计算机应用结合起来。比如,在讨论肌肉做功和能量消耗时,作者并没有仅仅停留在理论层面,而是通过一系列清晰的步骤,教导读者如何利用基础的物理学原理来量化这些过程。更让我惊喜的是,书中包含了大量关于如何使用电子表格软件(如Excel)来模拟和分析运动数据的案例。这对于我们这些希望将学术知识转化为实际分析工具的人来说,简直是如虎添翼。我特别喜欢它对“计算思维”的强调,它不仅仅是让你知道“为什么”,更重要的是教会你“怎么算”和“如何用技术去验证”。这种动手实践的导向,让枯燥的公式变得鲜活起来,也极大地提升了我对运动科学的理解深度。我强烈推荐给任何希望从理论走向实践,并希望利用现代技术工具来提升自己分析能力的运动爱好者或专业人士。

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我购买这本书主要是因为我对生物力学建模感兴趣,希望找到一本能桥接理论物理与人体运动的著作。这本书在这方面做得非常出色,它没有回避复杂性,而是选择了一种循序渐进的“赋能”方式。它不是直接抛出一个成熟的软件,而是教你如何理解背后的数学逻辑,让你有能力去定制自己的分析脚本或理解商业软件的底层运算。书中对误差分析和模型局限性的讨论非常坦诚和深入,这在很多“宣传性”的科普读物中是看不到的。作者清晰地指出,任何模型都是对现实的简化,关键在于我们如何量化这种简化带来的不确定性。这种严谨的科学态度,让我对如何构建可靠的运动预测模型有了全新的认识。特别是关于多体系统在运动中的力学耦合分析,书中用一种非常优雅的方式将其分解为可处理的单元。对于那些渴望真正掌握运动分析技术,而非仅仅停留在表面操作的人来说,这本书提供了无价的思维框架和计算基础,是值得反复研读的工具书。

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作为一名体育教练,我常年与一线运动员打交道,我们需要的知识必须是立即可用的、能够转化为训练计划的。这本书为我打开了一扇新的大门。过去,我们更多依赖经验和直觉来调整训练负荷和技术动作,但《Exercise Concepts, Calculations, and Computer Applications》提供了一种更客观的评估框架。书中关于疲劳累积模型和恢复时间预测的部分,对我触动很大。它没有给我一个现成的“万能公式”,而是提供了一套方法论,让我能够根据不同运动员的具体生理数据和训练记录,构建他们专属的效率模型。例如,书中关于功率输出与速度关系的研究,让我能更精确地设计间歇训练的强度区间。最棒的是,它引导读者思考如何利用简单的传感器数据(比如GPS和心率监测器)来输入到这些计算模型中,实现实时的反馈和调整。这彻底改变了我过去那种依赖主观感受的训练管理方式,让我的指导工作变得更加精准和数据驱动。对于任何严肃的教练而言,这本书的实践价值是无可估量的。

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我是在一个偶然的机会下接触到这本书的,当时我正在为我的研究生项目寻找一些跨学科的参考资料,希望找到一本既能深入探讨运动生物力学核心原理,又能贴合当前数据驱动研究趋势的著作。坦率地说,一开始我对书名中“Computer Applications”的部分持保留态度,担心它会沦为某种软件操作手册。然而,这本书完全超出了我的预期。它的叙述逻辑非常严谨,从牛顿运动定律在人体运动中的应用,到复杂的生物力学模型构建,每一步都铺垫得扎实而有说服力。它处理计算部分的方式极其细致,对于那些不擅长高等数学的读者也非常友好,它着重于概念的理解和结果的解释,而非纯粹的数学推导。书中举例的运动场景非常贴近真实生活,无论是跑步的步态分析还是举重时的力矩计算,都配有详尽的步骤说明。读完后,我感觉自己像是获得了一套分析工具箱,能够更科学、更量化地审视运动中的每一个细节。这本书的深度和广度,使其成为一本不可多得的、真正意义上的“应用型”教材。

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