材料 结构 成型工艺-产品设计教学解码(下) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:福建美术

作者:赵剑清

出品人:

页数:171

译者:

出版时间:1970-1

价格:58.00元

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isbn号码:9787539317267

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《材料性能及其在设计中的应用》 本书深入探讨了各种材料的内在性能，并详细阐述了这些性能如何直接影响产品设计的决策过程。从金属、聚合物、陶瓷到复合材料，我们逐一剖析它们在力学、热学、电学、光学以及化学方面的特性。 一、材料性能深度解析 1. 力学性能： 强度与刚度： 介绍屈服强度、抗拉强度、断裂韧性等关键指标，以及杨氏模量、剪切模量等与材料变形相关的参数。将结合实例，说明不同强度等级的钢材、铝合金，以及高强度工程塑料在承受载荷时的差异，以及如何根据预期载荷选择合适的材料以避免结构失效。 韧性与脆性： 区分材料在受冲击或变形时的表现。分析缺口敏感性、冲击功等指标，并探讨如何通过材料选择或工艺改进来提高材料的韧性，例如玻璃纤维增强聚合物在提高抗冲击性能方面的作用。 疲劳性能： 讲解应力循环对材料寿命的影响，介绍S-N曲线，以及应力集中对疲劳寿命的显著降低。通过航空器部件、汽车悬架等实例，说明疲劳分析在产品设计中的重要性，以及如何选择具有良好疲劳性能的材料。 硬度与耐磨性： 讨论材料表面抵抗划伤、磨损的能力，介绍洛氏硬度、布氏硬度等测试方法。分析齿轮、轴承、刀具等零件对硬度和耐磨性的要求，以及表面处理技术（如渗碳、氮化）如何提升材料的耐磨性能。 2. 热学性能： 热导率与热容： 阐述材料传导和储存热量的能力。分析散热器、保温材料、炊具等产品对热导率和热容的不同需求，并介绍如铜、铝、泡沫塑料等材料的典型应用。 热膨胀系数： 解释材料在温度变化时尺寸变化的程度。讨论双金属片、精密仪器、桥梁结构等因热膨胀而产生的应力问题，以及如何选择热膨胀系数匹配的材料或设计补偿结构。 耐高温与耐低温性能： 探讨材料在极端温度下保持其性能的能力。分析航空发动机叶片、航天器外壳、低温储罐等对材料耐高温或耐低温性能的要求，并介绍如高温合金、超高分子量聚乙烯等特种材料。 3. 电学性能： 导电性与绝缘性： 区分导体、半导体和绝缘体。分析电线电缆、电路板、电器外壳等产品对电学性能的要求，并介绍铜、铝、聚氯乙烯、陶瓷等材料的典型应用。 介电性能： 讨论材料储存电能的能力，介绍介电常数、介电损耗等参数。分析电容器、高压绝缘设备等对材料介电性能的要求，以及如云母、环氧树脂等材料的应用。 压电与热释电效应： 介绍某些材料在机械应力作用下产生电荷（压电效应），或在温度变化时产生电荷（热释电效应）的现象。分析传感器、发电机、温度计等产品中的应用，例如压电陶瓷在微调设备中的作用。 4. 光学性能： 透光性、反射性与吸光性： 讨论材料与光相互作用的表现。分析玻璃、光学透镜、显示屏、太阳能电池板等产品对光学性能的要求，并介绍如光学玻璃、有机发光二极管（OLED）材料等的特性。 折射率与色散： 介绍光线穿过材料时的偏折程度和不同颜色光线偏折程度的差异。分析照相机镜头、棱镜等光学元件的设计，以及如何选择具有特定折射率和低色散的材料。 5. 化学性能： 耐腐蚀性： 探讨材料抵抗化学侵蚀的能力。分析化工设备、食品包装、海洋工程等领域对耐腐蚀材料的需求，并介绍如不锈钢、特种塑料、陶瓷等材料的抗氧化、抗酸碱性能。 生物相容性： 讨论材料与生物组织相互作用的适应性。分析医疗器械、植入物、药物输送系统等对生物相容性的要求，并介绍如钛合金、医用聚合物（如UHMWPE）等的应用。 阻燃性： 介绍材料抵抗燃烧的能力。分析电子电器、建筑材料、交通工具等对阻燃性能的要求，以及如阻燃塑料、防火涂料等材料的应用。 二、材料性能与产品设计的协同 本书强调，材料的选择并非孤立的决策，而是贯穿于产品设计的各个环节。 1. 概念设计阶段： 在产品初步构思时，根据预期的功能、使用环境和成本目标，初步筛选出可能适用的材料类别。例如，轻量化需求可能优先考虑铝合金或复合材料；高强度要求则可能指向钢材或工程塑料。 2. 详细设计阶段： 深入研究目标材料的详细性能参数，进行结构分析和模拟。这包括： 应力与形变分析： 利用有限元分析（FEA）等工具，模拟产品在各种载荷下的应力分布和形变情况，确保材料能够承受设计载荷，并满足尺寸精度要求。 热管理分析： 对于涉及热量的产品，需要分析材料的导热性能，确保散热或保温效果符合设计要求。 耐候性与环境适应性评估： 考虑产品可能暴露的环境条件（如湿度、紫外线、腐蚀性介质），选择能够长期稳定工作的材料。 3. 制造工艺选择： 材料的性能往往与可行的制造工艺紧密相关。例如： 金属材料： 熔点、流动性、热处理特性等决定了铸造、锻造、冲压、焊接等工艺的可行性。 聚合物材料： 熔融温度、粘度、流动性等影响注射成型、挤出成型、吹塑成型等工艺的选择。 陶瓷材料： 高温烧结特性要求采用粉末冶金、注浆、3D打印等特殊工艺。 本书将引导读者理解，最优的产品设计往往是材料性能、制造工艺和成本效益的综合考量。 4. 可靠性与寿命预测： 基于材料的疲劳、蠕变、老化等性能数据，对产品在预期使用寿命内的可靠性进行评估，并制定相应的维护和更换策略。 三、前沿材料与未来趋势 本书还将展望新材料在产品设计中的应用前景，包括： 智能材料： 如形状记忆合金、自修复材料等，它们能够感知环境变化并作出响应，为创新产品设计提供可能。 增材制造（3D打印）材料： 针对3D打印技术发展的特种金属粉末、高分子材料，以及它们在复杂结构设计中的优势。 纳米材料： 及其在提高材料性能、实现新功能方面的潜力。 通过对材料性能的全面理解和深入应用，本书旨在帮助读者掌握如何做出更明智的材料选择，从而设计出更安全、更可靠、更高效、更具创新性的产品。

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这本书对我最大的价值在于它构建了一个跨学科的知识桥梁。我原本的背景更偏向于材料学，对后端的成型工艺理解比较薄弱，尤其是复杂金属件的冷热处理对最终性能的影响，一直是我学习中的盲区。这本书通过对不同热处理方案如何影响材料残余应力和组织均匀性的详细论述，成功地将我引入了一个全新的认知维度。它强调了设计决策必须是全局性的，比如在选择焊接方案时，必须同时考虑焊缝的几何形状、热输入控制以及焊后局部材料性能的退化。这本书的结构安排体现了一种高度的系统性思维，从宏观的零件拓扑到微观的晶粒结构，再到最终的表面粗糙度，作者步步深入，层层递进，构建了一个完整的质量控制体系。对于那些致力于提升产品全生命周期管理能力的专业人士来说，这本书无疑是一份不可多得的、体系化的参考宝典。

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这本书简直是为我量身打造的！我一直对机械制造领域抱有浓厚的兴趣，但市面上的教材往往过于理论化，读起来枯燥乏味。这本书的视角非常独特，它没有停留在抽象的公式推导上，而是将材料科学、结构设计和成型工艺这三个看似独立的领域巧妙地串联起来，形成了一个完整的产品设计思维链条。特别是关于复杂曲面零件的分析，作者不仅展示了如何选择合适的材料来应对特定的应力分布，还深入探讨了如何通过优化模具设计来保证成型精度和表面质量。我特别欣赏其中关于“以制造成本为导向的设计”的章节，它让我明白，一个优秀的设计不仅仅是功能上的完美，更要在实际生产中具备可行性和经济性。书中的案例分析非常扎实，每一个案例都像是在进行一场微型的产品开发项目，从最初的概念提出到最终的工艺验证，每一步的逻辑推导都清晰可见，这对于初入设计行业的新人来说，简直是最好的“实战演练指南”。读完之后，我感觉自己对“从图纸到实物”的转化过程有了前所未有的理解深度。

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这本书的排版和图示质量绝对是业界顶尖水平。对于涉及三维结构和内部细节的专业书籍来说，清晰的视觉辅助是理解复杂概念的关键。这本书在这方面做得非常出色，每一个关键的结构特征、每一个重要的应力集中区域，都被配上了高分辨率、多角度的剖视图和渲染图。我特别留意了关于“疲劳裂纹萌生与扩展”那几章的插图，那些对微观晶界滑移和裂纹尖端钝化的描绘，直观到几乎不需要文字解释就能明白其内在机理。我过去在阅读其他相关书籍时，常常需要在脑海中进行复杂的空间重构，而这本书极大地减轻了我的认知负担。此外，语言风格上，作者的表达精准而有力，没有多余的修饰，直击核心。读起来有一种与一位经验极其丰富的资深工程师进行深度交流的感觉，非常高效、非常实在。

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说实话，我购买这本书主要是冲着“产品设计教学”这个定位去的，因为我目前在一家教育机构任教，寻找能够激发学生创新思维的教材是一项艰巨的任务。这本书的叙事方式非常具有启发性，它没有采取“知识点堆砌”的传统模式，而是将知识点融入到一系列连贯的设计挑战中去解决。例如，书中关于“轻量化结构设计”的探讨，不是孤立地讲解拓扑优化，而是将其与特定的铸造或冲压工艺限制结合起来，让学生理解优化方案必须服从于制造约束。更妙的是，书中穿插的许多“陷阱分析”——即那些看似合理但实际生产中会失败的设计——极大地培养了读者的批判性思维。这些分析不仅指出了问题所在，更重要的是揭示了隐藏在工艺背后的物理机制，这对于培养学生的“工程师直觉”至关重要。如果说传统的教材是教你“如何画图”，那么这本书就是在教你“如何思考一个能被造出来的产品”。

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我拿到这本书的时候，其实是抱着一种审视的心态，因为我已经在行业里摸爬滚打了十多年，深知很多号称“解码”的专业书籍最终还是停留在表面功夫。然而，这本书的深度和广度超出了我的预期。它最引人注目的一点是其对新材料应用趋势的把握，特别是对增材制造技术在复杂结构优化中的潜力进行了深入剖析，这在传统的机械设计教材中是很少见到的。作者似乎对不同材料体系的微观结构变化有着深刻的洞察力，这一点在讲解塑性变形和疲劳寿命预测时体现得淋漓尽致。我尤其赞叹的是，作者在讨论“可靠性设计”时，并没有简单地套用标准的安全系数，而是结合了不同成型工艺带来的残余应力和微观缺陷，这使得设计评估更加贴近真实工况。整本书的论述风格非常严谨，引用的参考文献和标准也都很权威，这让我在工作中参考这本书时，内心充满了信心。对于想从中高级水平跃升的设计师来说，这本书提供了一个极好的知识升级平台。

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这本书辣眼睛????????????

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平面做的太差

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