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出版者:中国劳动社会保障出版

作者:张康达等

出品人:

页数:699

译者:

出版时间:2000-2

价格:60.00元

装帧:

isbn号码:9787504522771

丛书系列:

图书标签:

• 压力容器
• 容器设计
• 压力设备
• 安全规范
• 材料选择
• 焊接技术
• 无损检测
• 制造工艺
• 设备维护
• 行业标准

机械设计中的结构优化与材料科学前沿探索 本书聚焦于现代机械工程领域中至关重要的两个交叉学科：结构优化设计与先进材料应用。 旨在为从事高端装备研发、精密仪器制造以及航空航天结构设计的研究人员、工程师和高级技术人员提供一套全面、深入且具有前瞻性的理论指导和工程实践参考。 本书摒弃了传统机械设计教材中对基本原理的冗长复述，而是直接切入当代工程面临的复杂挑战，即如何在保证结构可靠性和功能性的前提下，实现重量的极限降低、性能的显著提升以及制造成本的有效控制。全书内容立足于多物理场耦合分析和智能算法驱动的设计迭代两大核心支柱展开。 --- 第一部分：高级结构优化理论与方法 本部分深入探讨了超越传统拓扑优化和尺寸优化的前沿优化范式，尤其侧重于如何将人工智能和机器学习融入结构设计流程。 第一章：基于拓扑优化的新型单元结构设计 详细阐述了如何在微观和介观尺度上利用密度法（SIMP）、水平集法以及渐变结构理论（BESO）设计具有特定力学响应的晶格结构和蜂窝夹层结构。重点分析了如何克服传统拓扑优化在网格依赖性和边界清晰度上的缺陷。内容包括： 可制造性约束集成优化： 将增材制造（如SLM、EBM）的工艺限制（最小壁厚、悬垂角、残余应力分布）作为硬约束直接嵌入目标函数，实现“设计即制造”的理念。 多尺度结构耦合： 探讨宏观结构承载力与微观材料组织结构之间的相互影响，特别是针对复合材料和功能梯度材料（FGM）的有效介质模型建立。 变刚度结构设计： 介绍如何通过优化材料的分布密度，实现结构在不同载荷路径下的刚度自适应调整，而非简单的均匀刚度分布。 第二章：拓扑优化的随机性与可靠性设计 现代工程环境充满了不确定性（载荷波动、材料性能离散性、制造误差）。本章侧重于如何将可靠性分析融入优化循环，确保优化后的结构在实际工况下的鲁棒性。 不确定性量化（UQ）： 详细介绍了蒙特卡洛模拟（MCS）、概率密度演化法（PDEM）以及高斯过程回归（GPR）在建立结构响应不确定性模型中的应用。 可靠性指标优化： 讲解如何最小化失效概率，而非仅仅最小化平均应力。引入了形式化可靠度方法（FORM）和半解析方法（ASR）在迭代优化过程中的高效计算策略。 鲁棒设计方法（Robust Design）： 阐述田口方法的现代扩展，着重于设计参数的选择，以最小化设计参数变动对结构性能的影响。 第三章：智能算法在工程优化中的应用 本章将重点介绍计算智能方法在处理高维、非线性优化问题时的优势，这些方法通常在传统梯度下降法失效时表现出色。 进化算法的改进与定制： 深入分析粒子群优化（PSO）、差分进化（DE）以及多种精英策略的结合，特别针对结构工程中常见的局部最优陷阱问题进行改进。 代理模型（Surrogate Modeling）： 阐述如何利用径向基函数（RBF）、克里金模型（Kriging）和神经网络（NN）快速替代耗时的有限元分析（FEA），从而加速迭代次数，特别是在涉及疲劳寿命预测等复杂评估时。 拓扑优化与深度学习的融合： 介绍卷积神经网络（CNN）在识别和生成最优拓扑构型方面的潜力，实现快速设计和参数化。 --- 第二部分：先进材料的力学行为与结构集成 本部分将目光从结构形态转向材料本身，探讨如何利用新材料的独特性能来突破现有设计的物理极限。重点关注陶瓷基复合材料、高性能金属合金以及智能材料在承载结构中的应用。 第四章：功能梯度材料（FGM）的本构关系与分析 FGM因其材料属性在空间上连续变化的特性，成为应对极端热/力耦合环境（如高温燃气轮机叶片、航天器热防护系统）的理想选择。 梯度分布建模： 详细推导了基于幂律、指数律和截断正弦律的材料体积分数模型。重点分析如何通过梯度设计有效分散应力集中。 热弹性力学分析： 针对FGM的非对称热膨胀效应，介绍了三维弹性理论在处理梯度界面上的特殊边界条件和应力奇异性问题。 FGM的制造挑战与优化： 讨论激光熔覆和粉末冶金技术对最终梯度分布的影响，并将制造过程误差纳入可靠性分析。 第五章：高熵合金（HEA）与超高强度钢的蠕变与疲劳 超高强度结构对轻量化和耐久性至关重要。本章侧重于分析这些新型材料在长期服役条件下的退化机制。 微观结构与宏观性能的关联： 探讨晶界工程、位错密度对HEA的超塑性变形行为的影响。 高周疲劳寿命预测： 引入基于损伤容限（Damage Tolerance）的断裂力学方法，特别是对高强度材料中微裂纹萌生和扩展速率的精细化建模。 蠕变断裂机理： 针对高温应用，分析Norton幂律模型的修正版本及其在预测合金长期承载能力中的适用性，关注蠕变损伤的累积模型。 第六章：压电/磁弹性复合材料的结构传感与驱动 本章探索了将传感、作动功能直接集成到结构中的“智能结构”概念，而非传统的附加传感器和执行器。 耦合本构方程： 详细介绍压电材料（如PZT）和磁致伸缩材料（如Terfenol-D）的本构方程，以及如何将其嵌入到有限元软件的材料库中。 主动减振与主动刚度控制： 阐述如何利用传感器反馈信号，实时调整压电致动器的输入电压，以主动抑制结构的振动模态，特别是在航空结构中的颤振抑制应用。 健康监测（SHM）的应用： 介绍利用材料自身的声发射特性或阻抗谱变化进行结构损伤的早期识别与定位技术。 --- 附录：计算工具与后处理技术 附录部分提供了实现前述优化和分析所需的关键计算资源和技术细节，包括： 高级有限元建模技巧： 针对复杂几何体和多材料界面的网格划分策略，以及处理接触问题的收敛性技巧。 编程接口与脚本编写： 介绍如何使用Python（如`pymesh`，`pygmsh`）或MATLAB与商业FEA软件（如Abaqus/ANSYS）进行二次开发，实现自动化优化循环。 结果可视化与工程解释： 强调如何将复杂的应力分布图、优化参数的历史演变曲线转化为工程师可理解的、可用于决策的工程指标。 本书的特色在于其高度的工程导向性和对前沿交叉领域的深度融合， 确保读者能够掌握将最新的数学优化理论转化为实际高性能、高可靠性机械结构设计的能力。它不仅仅是一本理论参考书，更是一份面向未来复杂装备设计的实践指南。

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这本书简直是为我量身定做的！我是一名刚入行的结构工程师，在处理大型工业设备的设计时，经常会遇到关于压力容器的疑问。市面上关于这个领域的书籍不少，但很多都过于理论化，或者只是泛泛而谈，很难找到一本真正能解决实际问题的参考书。《压力容器手册》这个名字听起来就非常有指导性，让我对它充满了期待。我希望这本书能够像一本操作指南一样，清晰地列出设计过程中的每一个步骤，并提供详细的计算公式和图表。特别是对于一些复杂的设计场景，例如承受交变载荷或者特殊介质的容器，我希望能有具体的解决方案和案例。此外，我也很想了解如何进行精确的应力分析，以及如何评估容器在长期使用过程中的疲劳寿命。如果书中还能提供一些关于材料性能测试和无损检测方法的介绍，那就更完美了。毕竟，确保压力容器的安全运行，离不开精密的计算和严谨的检测。

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这本书的封面设计简洁大气，书名《压力容器手册》直观地表明了其内容定位，这让我这样一个在设备管理维护领域工作多年的从业者感到十分亲切。长期的实践让我深知，压力容器的稳定运行直接关系到整个生产线的安全和效率。我希望这本书能够成为我日常工作中不可或缺的工具书，提供全面而实用的指导。我特别关注书中关于设备选型、安装调试、日常巡检以及维护保养的详细内容。例如，对于不同类型的压力容器，在操作过程中有哪些需要特别注意的细节？如何通过巡检及时发现潜在的隐患？针对常见的故障，有哪些有效的维修方法和预防措施？此外，我也希望书中能涵盖关于压力容器的定期检验标准和方法，以及一些关键的安全警示和操作规程。一本内容详实、实用性强的技术手册，对于保障设备安全、延长使用寿命具有至关重要的意义。

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作为一名资深的化工设备工程师，我见证了压力容器技术发展的许多重要时刻。从早期的经验设计到如今的基于先进数值模拟的精细化设计，技术进步的速度令人惊叹。《压力容器手册》这个名字，勾起了我对行业发展历程的回顾，也让我对这本书的深度和广度充满了好奇。我希望能在这本书中找到对最新设计理念和前沿技术的解读，例如关于先进材料的应用，如高温合金、复合材料等，以及它们在压力容器设计中的优势和挑战。同时，我也很关心书中对数值模拟技术的应用，比如有限元分析在评估复杂应力状态、预测裂纹扩展方面的作用。此外，随着安全和环保法规的日益严格，我对书中关于风险评估、失效预防以及应急响应方面的深入探讨尤为期待。一本好的手册，不仅能提供技术指导，更能引领行业发展方向，激发创新思维。

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这本书的装帧确实很精致，拿到手里就有一种厚重感，感觉内容肯定很扎实。我一直对各种金属材料在极端环境下的表现很感兴趣，特别是它们在高温高压下的形变和失效机理。这本书的书名暗示了它在压力容器设计、制造和安全运行方面的深度，这正是我想深入了解的领域。我希望它能像一本百科全书一样，涵盖从基础理论到实际应用的方方面面，比如各种材料的选择依据、焊接工艺对强度的影响、以及失效分析的具体方法。读一本好的技术手册，就像拥有了一位经验丰富的导师，能够解答我工作中遇到的各种疑惑，帮助我规避潜在的风险。我尤其关心的是，书中是否会详细介绍不同国家和地区的压力容器设计规范和标准，这对于跨国项目来说至关重要。同时，我也期待书中能够提供一些实际案例分析，通过真实的事故或工程项目来阐述理论知识的应用，这样可以加深理解，也能从中吸取宝贵的经验教训。毕竟，理论联系实际是技术人员成长最快的方式。

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我是一名业余的科学爱好者，一直对工业生产背后的工程原理着迷，特别是那些承载着巨大能量的设备。《压力容器手册》这个书名，瞬间抓住了我的注意力。虽然我可能不会直接参与设计，但我希望能在这本书中找到对压力容器工作原理的清晰解释，了解它们是如何在高压环境下稳定工作的。我希望这本书能用相对易懂的语言，介绍压力容器的基本结构，比如壳体、封头、管口等，以及它们各自的功能。我也想知道，在不同的应用场景下，比如炼油厂、发电厂或者化工车间，对压力容器的设计和材质会有哪些特别的要求。如果书中能有一些关于压力容器发展历史的介绍，或者一些有趣的科学小故事，那就更好了。我喜欢那种能够点燃我对科学探索热情，并且能够拓展我知识视野的书籍。

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