相似工程学

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出版者:机械工业出版社 作者:周美立 出品人: 页数:437 译者: 出版时间:1998-05 价格:25.00 装帧:平装 isbn号码:9787111061403 丛书系列:
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具体描述

相似工程学是运用自然界相似规律和相似分析的方法,处理

一切与相似有关的科学实验和工程技术问题,寻求工程实践效果

优化的一门新学科。本书内容包括:相似学原理的应用、相似系

统理论与实践、相似分析、相似模拟、相似系统设计、相似制造

工程、相似虚拟技术、相似管理工程、仿生智能工程、生态相似

工程、社会系统相似工程等方面实践应用的原理与方法。

书中内容集国内外相似性研究之大成,融科学性、思想性和

实用性于一体,重在实践应用。可供系统工程、管理工程、机械

工程、工业工程、信息工程、生物工程、生态工程、社会学等多

学科领域中的科技、教学和管理人员阅读参考,还可作为大专院

校相关专业的教学参考书。

《相似工程学》简介 《相似工程学》是一本旨在探索和阐释“相似性”在工程设计、分析与实践中扮演核心角色的学术著作。本书不局限于某一特定工程领域,而是从普遍适用的原理出发,深入剖析了相似性概念的理论基础、技术手段以及在解决复杂工程问题中的关键作用。 本书的研究对象广泛,涵盖了从宏观的系统设计到微观的材料性能模拟,从传统的机械工程到前沿的生物医学工程,均可找到相似性理论的应用痕迹。《相似工程学》致力于为工程师、研究人员以及相关专业的学生提供一个系统、全面、具有启发性的知识框架。 核心内容概览: 1. 相似性理论基础: 相似性的定义与分类: 本书首先对相似性进行清晰的界定,区分了不同类型的相似性,如几何相似、运动相似、物理相似、功能相似等。强调了理解这些基本概念对于后续分析的重要性。 相似准则的推导与应用: 详细介绍了多种导出相似准则的数学方法,例如量纲分析法(如 Buckingham π 定理)以及物理过程的相似性分析。通过丰富的实例,展示如何根据实际问题确定关键的无量纲参数,从而指导模型试验的设计和结果的外插。 相似性在抽象模型中的体现: 探讨了如何将相似性原理应用于建立抽象模型,例如在软件工程中的模型驱动架构,或者在认知科学中对人类思维过程的类比。 2. 相似性在工程设计中的应用: 概念设计与方案选择: 分析了如何通过借鉴已有成功设计的相似性,快速生成和评估新的设计概念。例如,从仿生学中汲取灵感,将自然界中成熟的解决方案应用于工程设计。 结构与性能预测: 介绍了如何利用缩尺模型进行试验,通过相似性原理将模型试验结果放大到实际工程尺寸,从而预测结构的力学性能、流体动力学特性、热传递规律等。书中将详细阐述桥梁、飞机、船舶、建筑等领域的模型试验方法。 材料选择与性能优化: 探讨了如何通过相似材料的性能数据来预测新材料在特定应用场景下的表现,以及如何通过对现有材料进行改性来达到相似的性能要求。 3. 相似性在工程分析与模拟中的应用: 数值模拟的相似性: 阐述了在有限元分析(FEA)、计算流体动力学(CFD)等数值模拟技术中,如何通过构建与实际物理过程相似的计算模型来获得可靠的分析结果。讨论了网格密度、边界条件等因素对模型相似性的影响。 故障诊断与可靠性工程: 研究了如何通过分析已知故障案例的相似性,来预测和诊断新出现的系统故障。讨论了故障树分析、模式识别等方法在其中的应用。 系统演化与过程模拟: 探讨了如何通过对自然界或社会系统中相似演化模式的观察,来预测工程系统的发展趋势或模拟复杂过程。 4. 跨学科的相似性研究: 仿生学与工程创新: 深入分析了生物结构、生理功能、生态系统等在工程设计中的借鉴意义,以及如何通过模仿自然界来实现技术突破。 数据科学与机器学习中的相似性: 探讨了在大数据分析中,如何利用相似度度量(如余弦相似度、欧氏距离)来发现数据中的模式、进行推荐系统设计、以及构建聚类模型。 认知科学与人工智能中的类比推理: 讨论了人类通过类比来学习和解决问题的过程,以及如何在人工智能中实现类比推理,从而提升机器的智能水平。 5. 相似工程学的实践挑战与未来展望: 相似性验证与不确定性分析: 讨论了在实际应用中,如何科学地验证模型的相似性,以及如何量化和处理由于相似性引入的不确定性。 复杂系统的相似性建模: 面对日益复杂的工程系统,如何有效识别和构建不同子系统间的相似性关系,是本书将重点探讨的难题。 智能化与自动化相似性设计: 展望了未来如何利用人工智能技术,实现相似性关系的自动发现、模型构建以及设计优化,进一步提升工程设计的效率和创新性。 《相似工程学》一书结构严谨,逻辑清晰,理论阐述深入浅出,案例分析贴近实际。通过对相似性这一普遍而强大的工程工具的系统性解读,本书旨在帮助读者建立一种跨越学科界限的工程思维模式,从而在面对复杂多变的工程挑战时,能够更加敏锐地捕捉事物间的联系,有效地借鉴已有知识,并创造出更具创新性和可行性的解决方案。

作者简介

周美立 1949年

生,安徽庐江人。1975

年毕业于中国纺织大

学,1981年安徽工学院

研究生班结业。现任合

肥工业大学教授、硕士

导师,美国纽约科学院

院士、美国科学促进会

会员、中国生命科学学

会理事。

在国际上提出了相

似系统理论,创立了相

似学,多年从事相似工

程学的理论与实践的研

究。著有《相似学》、

《相似系统论》,在国内

外发表了30多篇论文。

其中,两篇论文获安徽

省自然科学优秀论文一

等奖,《相似学》获安

徽省自然科学一等奖。

目录信息

目 录
前言
第一章 相似工程学概论
第一节 相似性概念
第二节 相似类型
第三节 考察相似的方法
第四节 相似科学
第五节 相似系统工程
第六节 相似工程学
第二章 相似学原理及其应用
第一节 序结构原理及应用
第二节 信息原理及应用
第三节 共适应原理及应用
第四节 支配原理及应用
第三章 相似分析
第一节 相似分析概述
第二节 序结构相似分析
第三节 相似特性分析
第四节 精确相似性分析
第五节 可拓――模糊相似分析
第四章 相似元
第一节 相似元的概念
第二节 相似元的构造方法
第三节 相似元的数值方法
第四节 相似元的动态分析
第五章 相似系统
第一节 相似系统概述
第二节 相似系统分析
第三节 系统间相似要素分析
第四节 相似系统度量
第五节 相似系统的动态分析
第六节 相似与相异关系分析
第六章 相似模拟
第一节 相似模拟概述
第二节 相似模拟理论与方法
第三节 物理模拟
第四节 数学模拟
第五节 动态模拟
第六节 计算机模拟
第七节 相似模拟的可信度分析
第八节 相似模拟新途径
第七章 相似系统设计
第一节 相似设计概述
第二节 相似系统设计原理
第三节 相似特征设计
第四节 相似系列化设计
第五节 相似单元化设计
第六节 机械系统相似设计
第七节 工程系统相似设计
第八节 人机系统相似设计
第八章 相似制造工程
第一节 相似制造工程的概念
第二节 成组相似工程
第三节 相似单元制造
第四节 相似制造工程的新模式
第五节 单元共适应制造系统的集成
第九章 相似虚拟技术
第一节 相似虚拟技术的概述
第二节 虚拟制造
第三节 虚拟企业
第十章 相似管理工程
第一节 相似管理的基本思想
第二节 相似单元管理
第三节 单元共适应管理系统
第四节 单元自组织管理系统
第五节 相似管理系统
第六节 自相似管理系统
第七节 生态型企业的组织管理
第八节 社会系统相似工程
第十一章 仿生智能工程
第一节 仿生学
第二节 人工智能
第三节 生物基因型产品信息系统
第十二章 相似探索工程
第一节 生物系统相似工程
第二节 生命系统有序活动中的信息作用
第三节 生态相似工程
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的文字张力令人印象深刻。它不像一本严谨的学术著作,更像是一部由一位洞察力极强的思想家撰写的“认知地图”。作者的叙述节奏感非常强,段落之间的过渡自然流畅,仿佛在编织一张巨大的知识网。我发现自己经常读完一个论点后,会情不自禁地停下来,反复咀嚼其中的深层含义。例如,他对“涌现现象”与“相似性预测”之间关系的探讨,就极大地拓宽了我对复杂系统行为的理解。他没有直接给出答案,而是通过一系列精妙的比喻,引导读者自己去构建理论模型。我读到的不仅仅是关于工程学的知识,更是一种看待世界万物内在关联性的全新哲学观。这种由内而外的观念重塑,远比记住几个工程公式要来得更有价值。这本书的价值在于,它改变了你提问的方式,让你不再问“这个东西如何工作”,而是问“这个东西为什么会以这种方式工作,以及在其他地方是否有类似的运作逻辑”。这是一种深刻的、结构性的思维升级,对于任何希望站在时代前沿进行创造性工作的人来说,都是一本不可多得的指南。

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这本厚重的《相似工程学》摆在我桌上,拿在手里沉甸甸的,光是看封面设计我就忍不住好奇。我一直对那种跨学科、能将看似不相关的领域联系起来的学问抱有极大的兴趣,这本书的标题正中下怀。我原本以为它会是那种枯燥乏味的理论堆砌,充斥着晦涩难懂的数学公式和抽象的概念。然而,翻开第一章,我就被作者那种娓娓道来的叙事方式所吸引。他没有急于抛出复杂的定义,而是从人类历史上的几次关键技术飞跃谈起,比如蒸汽机的发明与纺织业的革新之间的内在逻辑联系,或是生物仿生学中对自然界结构进行“工程化”转译的过程。我尤其喜欢他探讨的“模式识别”在创新过程中的核心作用,这不像我预想中那样纯粹是工程技术的讨论,反而更像是一种哲学的思辨,探讨的是“为什么我们总是在重复某些成功的路径,以及如何有意识地打破它们”。读着读着,我感觉自己像是在跟随一位经验丰富的向导,穿梭于工程、设计、甚至艺术史的迷宫中,每到一个拐角,都能发现一个隐藏的、关于“结构相似性”的秘密通道。它给我最大的启发是,真正的创新并非凭空而来,而是对既有知识体系的精妙重组与映射。

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拿到这本书时,我有些担心它的实用性。毕竟,很多理论研究在脱离了实验室环境后,就显得苍白无力。然而,《相似工程学》在理论的深度和实践的可操作性之间找到了一个近乎完美的平衡点。书中穿插的许多“案例剖析”非常扎实,它们不是那种泛泛而谈的成功故事,而是深入到细节的拆解——比如,一个经典的桥梁设计缺陷是如何通过借鉴另一种结构(可能是自然界中的某种骨骼)的受力模型而被完美规避的。作者处理这些技术细节的方式非常高明,他总能用最简洁的语言将复杂的力学或系统逻辑用日常的语言解释清楚,确保非专业人士也能领会其核心的“相似性映射”过程。这本书给我带来的最直接影响是,我开始主动在我的设计工作中寻找“类比”,不再局限于行业内的前辈经验,而是将目光投向完全不相关的领域,比如研究音乐的复调结构来优化项目管理中的并行任务处理。它强迫你跳出舒适区,用一种更广阔的视角去审视你的专业领域,这对于任何渴望突破瓶颈的专业人士来说,都是无价之宝。

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这本书的阅读体验,对我而言,是一场对认知边界的持续挑战和拓宽。我原以为这是一本侧重于“方法论”的书籍,即教我如何去“做”相似工程。但它远不止于此。它更像是一本关于“思维模型”的宝典。作者对“同构性”和“异构性”的辨析极为精妙,他强调,真正的工程智慧不在于盲目套用相似性,而在于精准判断在何种程度上可以引入外部参照,以及何时必须回归到问题的独特语境中去寻找“非相似”的解决方案。我特别喜欢其中关于“反向工程的哲学内涵”那一节。它不仅仅是拆解一个产品,更是拆解一套思维定式,这让我联想到自己在处理工作难题时,常常因为思维定式而被卡住。这本书提供了一套强大的工具箱,不是让你去复制别人的成功,而是教你如何从任何一个成功的实例中,提炼出可复用的“抽象骨架”,然后用自己的血肉去填充,创造出属于自己的解决方案。读完后,我感觉自己的“问题识别能力”得到了极大的提升。

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说实话,我买这本书之前,心里是打鼓的,毕竟“工程学”这三个字总让人联想到冰冷的机械和精确的计算。我是一个偏向人文社科背景的人,担心自己可能无法完全领会其中的精髓。但这本书的结构安排简直是教科书级别的巧妙。它不像许多专业书籍那样上来就设置一堆阅读门槛,而是用了大量的案例研究来搭建理解的阶梯。比如,书中花了相当大的篇幅对比了古代水利工程(如都江堰)的系统优化思维和现代软件架构设计的模块化解耦原则,这两者在本质上的“信息流管理”逻辑是惊人的一致。作者的文笔极其生动,他仿佛在和读者进行一场高质量的咖啡馆对谈,时而幽默,时而深刻。我特别赞赏他引入的“情境迁移”理论,这个理论解释了为什么某些在特定领域被证明行之有效的设计范式,能够被成功地“移植”到完全陌生的领域,并产生巨大的效能。这种跨领域的触类旁通,让我对我们日常生活中所见的许多“理所当然”的事物产生了全新的审视角度,不再满足于表层的观察,而是开始追问其底层的结构支撑。

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