Mechatronic Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:De Silva, Clarence W. 编

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:2007-10

价格:$ 178.48

装帧:

isbn号码:9780849307751

丛书系列:

图书标签:

Mechatronics
Robotics
Control Systems
Automation
Mechanical Engineering
Electrical Engineering
Computer Engineering
Sensors
Actuators
Embedded Systems

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具体描述

Mechatronics has emerged as its own discipline over the past decade, yet no reference has lived up to the demands of being a working guide for designing and implementing the new generation of mechatronic systems. Uniting an international team of leading experts, "Mechatronic Systems: Devices, Design, Control, Operation and Monitoring" rises to the challenge of providing a practical, comprehensive, and detailed guide to the theory and application of modern mechatronics.This book treats all components of the mechatronic system as a unified whole, combining mechanics, electronics, intelligent control, sensors, actuators, and communication networks through integrated design. Extensive cross-referencing lends this work a coherence not found in other books on mechatronics, which amount to little more than collections of papers. Extensive examples and case studies take you effortlessly from theory to analysis, design, and application. Convenient snapshots in the form of tables, graphs, illustrations, and summaries give you immediate access to the information you need. "Mechatronic Systems: Devices, Design, Control, Operation and Monitoring" is a critical compendium of need-to-know information covering mechatronic devices, communication and control technologies, mechatronic design and optimization, and techniques for monitoring and diagnosis.

工程物理学的宏伟画卷：材料、结构与能量转换的交织图书名称：工程物理学的宏伟画卷：材料、结构与能量转换的交织图书简介本书旨在为读者构建一个全面而深入的工程物理学知识体系，它不仅仅是一本教科书，更是一幅描绘现代工程实践中核心科学原理的宏伟画卷。我们聚焦于连接基础物理学与实际工程应用的关键桥梁，探讨材料科学、结构力学以及能量转换机制这三大支柱如何在复杂的工程系统中协同工作。全书力求在保持科学严谨性的同时，注重对物理直觉和工程思维的培养，引导读者理解“为什么”和“如何做”。第一部分：基础材料的本质与行为材料是所有工程系统的基石。本部分深入剖析了工程材料的微观结构如何决定其宏观力学、热学和电学性能。第一章：晶体结构与缺陷工程我们从原子尺度出发，详细阐述了金属、陶瓷和聚合物的晶体结构。重点讨论了点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷在材料塑性变形、蠕变和断裂过程中的核心作用。通过引入位错理论，我们解释了金属的强化机制，如固溶强化、晶界强化和沉淀强化。对于陶瓷材料，我们探讨了离子键和共价键的特性如何导致其脆性，并介绍了通过引入受控缺陷来改善其韧性的前沿方法。第二章：材料的本构关系与本构模型本章深入探讨了材料在不同载荷条件下的响应。我们详细解析了线弹性、弹塑性以及粘弹性本构模型。Hooke定律只是起点，我们随后引入了更复杂的非线性本构关系，如应变硬化模型（如Ramberg-Osgood模型）和损伤力学框架。对于高温应用，我们全面分析了蠕变（Creep）——时间和温度对材料性能的持久影响，并介绍了Norton-Bailey等幂律模型在预测长期行为中的应用。此外，材料疲劳是结构设计中的核心挑战，本章细致讨论了S-N曲线的构建、Basquin关系，以及Paris定律在裂纹扩展速率预测中的精确应用，包括应力强度因子（Stress Intensity Factor）的概念及其在断裂韧性评估中的地位。第三章：先进功能材料的物理基础现代工程越来越多地依赖于具备特定功能的材料。本章聚焦于智能材料和功能性复合材料。我们探讨了压电效应、铁电性和磁弹性效应的物理起源，分析了它们在传感器和执行器设计中的应用。复合材料部分，我们重点讲解了纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂）的有效介质理论（如Voigt和Reuss模型），以及层合板的经典层合板理论（CLT），使读者能够精确计算复合材料板的刚度和失效模式。第二部分：结构力学与稳定性分析结构的设计必须确保在预期载荷下保持几何完整性和功能性。本部分构建了从简单构件到复杂系统的力学分析框架。第四章：连续介质力学基础本章是结构分析的数学基础。我们从柯西应力张量和应变张量出发，建立了描述材料内部状态的完整数学工具。重点讨论了平衡方程、几何方程和本构方程的耦合。我们深入研究了三维弹性理论，分析了平面应力和平面试动的应用边界。此外，我们引入了能量法（如虚功原理和最小势能原理），展示了如何利用变分原理来简化复杂结构的求解过程。第五章：梁、板壳的理论与应用梁理论的经典欧拉-伯努利模型被细致剖析，随后引入了更精确的Timoshenko梁理论，以纳入剪切变形的影响，尤其适用于厚梁和复合材料梁。板和壳的分析是结构工程的另一核心。我们详细推导了Kirchhoff-Love薄板理论，并讨论了边界条件对挠度和内力分布的影响。对于复杂的几何形状，我们引入了薄壳理论，并探讨了膜应力、弯曲应力和剪切耦合在压力容器和航空结构设计中的重要性。第六章：结构稳定性与屈曲现象稳定性是判断结构安全性的关键指标。本章专注于临界屈曲载荷的确定。我们从欧拉公式开始，系统地分析了细长杆件的轴向屈曲问题，并引入了偏心受力和初值扰动对屈曲行为的影响。对于更一般的结构，我们利用最小势能原理导出了结构稳定性判据，并讨论了非线性屈曲、后屈曲行为以及材料非线性（如弹塑性屈曲）的复杂性。本章还涉及非保守载荷（如跟随载荷）下的稳定性分析。第三部分：能量转换与热力学驱动工程系统的功能往往依赖于有效的能量捕获、转换和传输。本部分从热力学和流体力学的角度审视这些过程。第七章：工程热力学与传递现象本章从第一定律和第二定律出发，建立了工程热力学的基本框架。我们重点分析了功率循环（如卡诺循环、朗肯循环和布雷顿循环）的热效率极限，并讨论了熵增原理在不可逆过程中的指导作用。随后，我们转向能量传递的三种基本模式：传导、对流和辐射。我们详细推导了傅里叶导热定律和牛顿冷却定律，并分析了它们在稳态和非稳态传热问题中的应用。对于辐射换热，我们探讨了黑体辐射、灰体辐射的概念，以及形状因子在复杂系统中的计算方法。第八章：流体力学基础与动量转换流体力学是理解泵、涡轮机和气动系统的关键。本章从纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程的推导入手，强调了粘性和可压缩性对流动特性的影响。我们分析了不可压缩流动中的伯努利原理及其适用范围，并探讨了边界层理论在理解摩擦阻力中的核心地位。对于能量转换设备，我们重点分析了叶轮机械（如水轮机和燃气轮机）中的动量转换效率，引入了叶素理论和冲动/反动原理，以指导高效叶片的设计。第九章：电磁场的工程应用与转换本章将电磁场理论应用于实际的能量转换器件。我们回顾了麦克斯韦方程组在工程介质中的应用，并重点分析了法拉第电磁感应定律和洛伦兹力定律在电机和发电机中的体现。我们详细分析了旋转电机的基本原理，包括同步机和异步机的等效电路模型，以及如何通过控制电磁力矩来实现精确的速度和位置控制。此外，本章还触及了磁性材料的磁化过程，以及磁滞回线对能量损耗的影响。结论与展望本书最后总结了材料、结构和能量转换这三者在多物理场耦合问题中的不可分割性。例如，高温燃气轮机叶片的设计需要同时考虑材料的蠕变寿命（材料）、涡轮叶片的气动载荷（结构）以及热边界条件下的传热效率（能量）。通过对这些核心领域的系统性梳理，读者将能够掌握分析和设计复杂现代工程系统的必备工具和深层物理理解。本书的目标是培养出能够跨越学科界限，洞察物理世界运作规律的下一代工程师和研究人员。