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出版者:北京大学出版社

作者:张继春编

出品人:

页数:372

译者:

出版时间:2003-7

价格:48.0

装帧:平装

isbn号码:9787301063736

丛书系列:

图书标签:

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现代机械设计与仿真技术前沿探索 ——超越传统CAD/CAE的深度集成与应用实践 本书聚焦于当代先进制造领域的核心技术脉络，旨在为工程师、设计师和相关领域的研究人员提供一个全面、深入、面向实践的知识体系。它不局限于单一软件工具的操作指南，而是着眼于如何将设计、分析、制造的各个环节进行高效、智能化的集成与优化。 第一部分：数字孪生与智能制造的基础架构 本部分深入探讨了数字孪生（Digital Twin）的概念模型及其在复杂系统工程中的构建方法。内容涵盖了如何采集、处理和融合多源异构的实时数据（如物联网传感器数据、历史性能记录等），以构建高保真度的虚拟仿真环境。我们详细阐述了基于模型的方法（MBSE）如何作为底层框架，支撑起从概念设计到全生命周期管理的平滑过渡。 重点内容包括： 1. 面向应用的数字孪生框架设计： 介绍如何根据产品类型（如航空部件、精密仪器或大型装配体）定制化数字孪生的架构层次，包括物理实体层、连接与通信层、模型与仿真层以及应用服务层。 2. 时空数据融合与状态评估： 探讨先进的滤波算法和数据插值技术，用于实时校准仿真模型参数，确保虚拟模型与物理实体保持高度一致性，并实现对潜在故障的早期预警。 3. 云边协同的计算策略： 分析在资源受限的边缘侧和高性能的云计算环境中，如何合理分配仿真计算任务，以实现快速迭代和大规模部署。 第二部分：高级有限元分析（FEA）的理论与高级应用 本部分旨在提升读者对结构、热、流体等多物理场耦合分析的驾驭能力，超越标准软件提供的默认设置，深入理解背后的数值方法和边界条件选择的物理意义。 内容重点关注： 1. 非线性问题的求解艺术： 详细解析了材料非线性（如塑性、粘弹性）、几何非线性（大变形、接触）和载荷非线性在求解器层面的处理机制。我们提供了关于收敛性控制策略（如Arc-Length方法、自适应步长）的实用指南，帮助解决棘手的“发散”问题。 2. 复杂接触与连接分析： 深入剖析了不同接触算法（如罚函数法、增广拉格朗日法）的优缺点，并针对螺栓连接、焊接结构、胶接界面等工程实践中常见的复杂连接形式，给出了精确建模和应力奇异性处理的最佳实践。 3. 多物理场耦合的高级建模： 涵盖了热-结构耦合（例如发动机叶片的热应力分析）、流-固耦合（FSI，如水轮机叶片振动）以及电磁-结构耦合的理论基础和求解器设置细节。特别强调了如何正确定义耦合接口的能量或力传递方式。 第三部分：优化设计与面向制造的设计（DFM/DFA） 本部分将视角从“分析验证”转向“主动创造”，探讨如何将优化算法嵌入到设计流程的早期阶段，以实现性能、成本和可制造性的多目标平衡。 核心内容包括： 1. 拓扑优化与形态优化： 不仅介绍如何使用密度法进行拓扑优化，更详细讲解了形状优化和尺寸优化的数学基础（如伴随变量法），以及如何将优化结果转化为可制造的几何实体，避免产生复杂的、无法加工的中间结构。 2. 可靠性驱动设计（RBDO）： 探讨在存在不确定性输入（如材料强度波动、载荷变化）的情况下，如何运用可靠性指标（如安全系数或概率失效指标）来指导设计迭代，确保产品在实际工况下的鲁棒性。 3. 增材制造（AM）的几何约束与前处理： 针对当前流行的金属和聚合物3D打印技术，分析了支撑结构设计、残余应力控制、以及打印路径对最终零件性能的影响。这部分内容侧重于如何修改传统设计以适应增材制造的独特优势和限制。 第四部分：高级仿真结果的可视化、后处理与报告生成 高效的仿真工作流不仅依赖于精确的求解，更依赖于清晰有效地传达结果。本部分关注如何从海量的仿真数据中提炼关键信息，并以专业、易懂的方式呈现给决策者和制造团队。 内容涵盖： 1. 专业级后处理技术： 讲解如何计算和提取关键性能指标（KPIs），例如疲劳寿命预测（基于应力循环）、结构刚度评估、以及流场中的涡量分析等，远超软件自带的默认云图展示。 2. 数据挖掘与趋势分析： 介绍使用统计工具（如DOE结果的分析）来处理大量参数扫描或优化迭代产生的数据集，从而揭示设计变量与性能之间的潜在关系。 3. 自动化报告生成工作流： 探讨如何建立标准化的后处理脚本或模板，实现从仿真数据输入到最终符合行业规范（如ASME, ISO标准）工程报告的半自动化输出，极大提高工程效率。 本书结构严谨，理论与工程实例紧密结合，旨在培养读者从“使用软件”到“驾驭仿真工具”的思维转变，是面向未来智能制造环境的工程师必备的参考手册。

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这本书的装帧设计给我的第一印象非常专业，封面设计沉稳大气，选用的字体和排版都显得非常严谨，一看就知道是面向有一定基础的工程师或专业学习者的读物。我尤其欣赏它在内容组织上的逻辑性，章节间的过渡自然流畅，从基础概念的引入到复杂功能的深入剖析，层次感非常清晰。初翻目录时，我就被其中涵盖的模块广度和深度所吸引，感觉作者对整个软件生态链的理解非常透彻。例如，它对API接口的讲解部分，理论结合实例，不像市面上很多教程那样只停留在简单的代码堆砌，而是真正深入到了“为什么这样设计”和“如何优化”的层面，这对于希望构建稳定、高效二次开发平台的读者来说，无疑是极具价值的。此外，书中对常见开发陷阱和性能瓶颈的分析，也体现了作者丰富的实战经验，这些“避坑指南”比单纯的官方文档更具实操指导意义，能帮我节省大量的试错时间。这本书的定位显然不是给完全的新手做入门科普，而是作为一本进阶的、可长期参考的工具手册和方法论指导。

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这本书的排版和图示质量超出了我的预期，这对于技术类书籍来说至关重要。清晰的截图和步骤分解，配合恰到好处的箭头和高亮标注，使得复杂的操作流程变得异常直观。很多晦涩难懂的配置界面和代码块，在图文配合下得以迎刃而解。我特别喜欢它在关键概念解析时使用的“对比表格”，比如将几种不同的文件操作方式的优缺点并列展示，这种结构化的信息呈现方式极大地加速了我的理解和记忆。阅读过程中，我几乎没有遇到因为图示模糊或缺失而导致理解中断的情况。同时，书中对一些“黑魔法”式的快捷操作和隐藏功能的挖掘也非常到位，这些通常只有通过长时间摸索才能发现的技巧，被系统性地整理出来，极大地提升了我的日常工作效率，感觉这本书本身就是一本高效工具箱。

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从一个更宏观的角度来看，这本书展现了一种现代软件工程思维在特定CAD环境下的应用。它不仅仅是教你如何调用库函数，更是在引导读者建立一套规范化的二次开发流程和项目管理方法论。书中对模块化编程和代码复用性的强调，以及对大型项目中配置文件的集中管理策略，都体现了作者对软件质量的严格要求。我尤其欣赏它在探讨面向对象思想在二次开发中的实践部分，那种从理论到实践的无缝衔接，对于希望将自己的开发水平从“脚本编写者”提升到“软件架构师”的人来说，提供了非常坚实的理论支撑和可参考的范例。这本书的深度和广度，使得它不仅仅是一本工具书，更像是一份宝贵的行业实践沉淀，对于任何有志于在专业领域深耕的工程师都是一本值得珍藏和反复研读的佳作。

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作为一个长期使用该平台进行复杂模具设计优化的老用户，我一直希望能找到一本能系统梳理高级定制化流程的资料，而这本教材在很大程度上填补了这一空白。我最欣赏它的实用主义色彩，书中引用的所有代码示例和配置修改步骤，都仿佛是直接从作者的实际项目文件夹中截取出来的。例如，在讲解如何集成外部数据库进行参数化设计时，作者提供的中间件调用逻辑和数据结构映射的示例，清晰地展示了数据如何在CAD环境和后台系统间安全、高效地流通。这种深度集成的内容，绝非短期学习者能够轻松掌握的。另外，书中对版本迭代和兼容性问题的讨论也非常到位，针对不同历史版本间的 API 差异给出了清晰的迁移建议，这对于那些需要维护老旧系统或在多版本环境中协作的团队来说，是不可或缺的宝贵信息。

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这本书的行文风格非常务实，没有过多华丽的辞藻或空泛的理论阐述，每一个技术点的介绍都直奔主题，直击痛点。我个人特别偏爱这种“干货满满”的写作方式，阅读起来效率极高，感觉每翻一页都能学到实实在在的东西。尤其是在讲解高级定制化界面和复杂特征建模的自动化脚本编写时，作者的处理方式非常巧妙。他没有直接给出标准答案，而是引导读者思考如何根据实际生产环境的需求去裁剪和组合现有的函数库，这种培养独立解决问题能力的教学方式，比死记硬背API调用要高明得多。我注意到书中对错误处理机制的论述篇幅相当可观，这在很多同类书籍中是被严重忽略的部分，但对于任何严肃的工程应用来说，健壮的容错机制是成功的关键。这本书的价值在于，它不仅教你如何“做出来”，更教会你如何“做得可靠”，这无疑提升了本书作为专业参考资料的等级。

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