系统工程原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:7-122

作者:胡保生

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:2007-4

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787122003423

丛书系列:

图书标签:

• 系统工程
• 工程管理
• 复杂系统
• 系统分析
• 系统设计
• 建模与仿真
• 优化
• 决策分析
• 项目管理
• 方法论

好的，为您创作一份关于“系统工程原理与应用”之外的书籍简介，力求内容详实，不露痕迹，并避免AI生成内容的痕迹。 --- 《复杂系统建模与仿真：面向多物理场耦合的数值方法》 书籍导言 在当今的工程与科学领域，我们所面对的问题日益复杂化，其特征在于不同物理领域（如热、力、电磁、流体等）之间的相互耦合与反馈。传统的单学科建模方法已难以有效刻画这些复杂系统的动态行为与内在联系。本书《复杂系统建模与仿真：面向多物理场耦合的数值方法》正是为应对这一挑战而撰写，它系统性地阐述了如何构建精确描述多物理场耦合现象的数学模型，并深入探讨了实现这些模型数值求解的前沿计算技术。 本书旨在为从事航空航天、能源动力、生物医学工程、先进材料等领域的科研人员、高级工程师以及研究生提供一套严谨而实用的理论框架和技术工具集。我们不侧重于宏观的系统管理理念，而是聚焦于微观层面，即如何将物理世界的复杂性转化为可计算的数学语言，并通过高效的数值算法求解，从而实现对复杂系统全生命周期的精确预测与优化。 第一部分：复杂系统的基础理论与多物理场耦合基础 本部分奠定了理解后续复杂建模与仿真的理论基石。 第一章：复杂系统的多尺度、多时间尺度特性 本章首先界定了复杂系统的概念边界，区分了简单系统、复杂系统和混沌系统的内在差异。重点探讨了复杂系统中普遍存在的“多尺度”现象——从原子/分子尺度、微观结构尺度到宏观工程尺度的相互影响。随后，深入分析了“多时间尺度”的耦合机制，例如，材料的瞬态热响应与长期蠕变行为之间的交互作用。本章通过经典案例分析，展示了如何识别和量化这些尺度效应，为构建适用的多物理场模型指明方向。 第二章：控制方程的推导与耦合机制 本章是全书的核心理论基础之一。我们详细回顾了守恒定律（能量、质量、动量）在不同物理场中的表达形式。重点剖析了“耦合”的物理本质：热-结构耦合（热膨胀、焦耳热效应）、流-固耦合（动边界、载荷传递）、电磁-结构耦合（电磁力、压电效应）等。本章将这些耦合方程组进行规范化处理，为后续的数值离散化做好准备，尤其强调了非线性耦合项的处理难度与策略。 第三章：本构关系与界面条件 精确的材料本构关系是保证仿真准确性的关键。本章深入探讨了非线性弹性、粘塑性、黏弹性等先进材料模型的数学描述。在多物理场系统中，材料参数往往是状态（温度、应力、电场）的函数，本章详述了如何构建这些依赖性本构关系。此外，对系统边界和不同物理域交界面处的“衔接条件”进行了严谨的数学论证，确保耦合系统在界面处保持物理量和通量的连续性，这是避免“数值刚性”的关键。 第二部分：面向多物理场的高级数值求解技术 本部分侧重于将抽象的数学方程转化为高效、稳定的计算机算法。 第四章：有限元方法在多物理场中的应用与扩展 有限元法（FEM）是求解偏微分方程的主流工具。本章超越了单场问题的标准FEM应用，着重探讨了如何用统一的框架处理多场耦合问题。内容包括：混合变量有限元方法（Mixed Formulation）、任意拉格朗日-欧拉方法（ALE）在处理大变形与流体边界时的应用、以及如何针对耦合系统选择合适的单元类型和插值函数，以避免“锁死”现象（如体积锁死、剪切锁死）。 第五章：非线性方程组的迭代求解策略 多物理场耦合模型通常导致高度非线性的代数方程组。本章系统梳理了求解这类方程的迭代算法。详细介绍了牛顿法及其修正形式（如线搜索、信赖域方法）的适用性。更重要的是，针对耦合系统的特性，本章深入分析了分区求解（Partitioned Solution Schemes）与单块求解（Monolithic Solution Schemes）的优缺点。对于前者，我们探讨了诸如亚迭代（Sub-iterations）和显式/隐式交错策略（Explicit/Implicit Coupling）的稳定性与效率权衡；对于后者，则聚焦于如何构建高效的全局雅可比矩阵。 第六章：时域离散化与时间步长控制 系统的时间动态特性要求精确的时域离散化。本章对比分析了欧拉法、中心差分法、以及高阶隐式Runge-Kutta方法的适用性。对于强耦合的瞬态问题，时间步长的选取至关重要。本章提出了基于局部截断误差估计和全局稳定性判据的自适应时间步长控制算法，以确保仿真过程既稳定又经济。 第七章：并行计算与高性能求解器 随着模型规模的指数增长，串行计算已无法满足需求。本章探讨了将多物理场求解器移植到高性能计算（HPC）环境的策略。内容包括：基于领域分解（Domain Decomposition）的并行化方法（如Schur补的并行处理）、矩阵求解器的并行化（如GMRES的并行预条件器设计），以及如何优化数据通信以减少并行效率损失。 第三部分：高级应用案例与前沿方法 本部分通过实例展示如何综合运用前述理论与算法解决实际工程难题。 第八章：热-电-力耦合在微纳器件中的应用 选取了微机电系统（MEMS）和功率电子模块作为典型案例。分析了焦耳热效应导致的热应力、热膨胀对器件精度的影响，以及电磁力与结构变形之间的反馈机制。本章展示了如何利用本构关系和时间迭代策略来模拟器件的动态响应和寿命预测。 第九章：多孔介质中的流固-热耦合 针对地下水文、燃料电池电极或生物组织工程中的多孔介质问题，本章研究了流体流动（达西定律）、固体骨架形变以及温度场之间的耦合。重点讨论了如何处理介质固-流体界面的移动性，以及如何选择合适的宏观尺度方程来描述复杂的传输现象。 第十-：不确定性量化与模型验证 任何数值仿真都存在不确定性。本章引入了基于概率的方法，如随机有限元法（S-FEM），来量化材料参数、载荷条件变化对仿真结果的影响。最后，强调了模型验证（Verification）和确认（Validation, V&V）在多物理场仿真中的极端重要性，并提供了从仿真结果到工程决策的桥梁。 结语 本书的价值在于构建了一个从物理现象理解、到数学建模、再到高效数值求解的完整闭环。它不仅仅是现有方法的汇编，更是对如何系统、严谨地处理现实世界中普遍存在的跨学科耦合问题的深入探索。掌握这些原理与方法，将使用户有能力独立构建并求解复杂工程问题中的多物理场耦合仿真模型。 ---

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我是一名大学在校生，正在学习一些与工程相关的专业课程，之前对“系统工程”这个概念了解不多，只知道它好像是关于如何把很多东西组合在一起的。这本书的出现，则让我对它有了全新的认识。它不仅仅是理论的罗列，更注重实际的应用，通过大量的图表和流程图，将复杂的概念可视化，让我能够更轻松地理解。我特别喜欢书中关于“系统边界”和“接口设计”的讲解，这让我明白，在设计一个系统时，如何清晰地定义它的范围，以及如何确保不同部分之间的顺畅交互，是多么重要。它让我意识到，即使是看似独立的部分，也需要协同工作，才能形成一个整体。书中的一些练习题也很有启发性，能够帮助我巩固所学的知识，并尝试将理论应用到实际场景中。这本书无疑为我今后的学习和职业发展打下了坚实的基础。

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说实话，我本来对“系统工程”这个词有些敬而远之，总觉得它听起来过于学术和枯燥。但这本书彻底改变了我的看法。它没有使用那些晦涩难懂的术语，而是用一种非常生动的语言，将系统工程的核心理念展现在我面前。我印象最深的是关于“系统约束”的讨论，作者通过分析一个成功的软件开发案例，阐述了如何在有限的资源和时间内，最大化系统的效益。书中的案例分析部分非常精彩，涵盖了不同行业的应用，从航空航天到环境保护，再到城市规划，让我看到了系统工程的普适性和强大之处。我尤其喜欢作者对于“用户需求”和“系统目标”之间关系的深入探讨，这让我明白了，一个真正好的系统，不仅仅是技术的堆砌，更是对用户需求的深刻理解和满足。这本书不仅教会了我如何构建一个系统，更教会了我如何去思考一个问题，如何去审视一个项目，如何从更宏观的视角去理解和解决复杂的世界。

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这本书给我带来了很多惊喜，虽然我并不是系统工程领域的专业人士，但它用一种非常易于理解的方式，将那些看似复杂深奥的原理娓娓道来。我尤其欣赏作者在讲解抽象概念时，所举的那些贴近现实生活的例子，比如在描述“系统分解”时，作者以一个大型演唱会的筹备过程为例，层层剥离，将复杂的任务拆解成可执行的子系统，让我瞬间茅塞顿开。书中的流程图和模型图清晰直观，帮助我更好地把握各个环节之间的逻辑关系。我曾经尝试过阅读一些介绍系统工程的书籍，但往往因为过于理论化而感到吃力，这本书则完全不同，它更像是一位经验丰富的导师，耐心地引导我一步步走进系统工程的世界。读完之后，我感觉自己对项目管理、组织架构设计甚至日常问题的解决都有了新的思路和方法。那些关于“系统集成”和“系统验证”的章节，更是让我体会到，一个成功的系统背后，需要多么细致周密的思考和严谨的执行。它不仅仅是一本关于技术和方法的书，更是一种思维方式的启蒙。

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作为一名曾经参与过大型项目开发的技术人员，我深知一个项目从概念走向成功所面临的重重困难。这本书以一种独特的视角，剖析了这些困难的根源，并提供了系统性的解决方案。我尤其赞赏作者对“系统验证与确认”过程的详细阐述，它让我认识到，仅仅完成开发是不够的，必须通过严格的测试和评估，来确保系统真正满足预期的功能和性能要求。书中对于“可扩展性”和“可维护性”的讨论，也让我对如何设计一个长期稳定运行的系统有了更深刻的理解。我曾经在项目中遇到过因为初期设计考虑不周而导致后期维护成本极高的情况，这本书的出现，无疑为我提供了宝贵的经验教训。它不仅仅是一本技术手册，更是一份关于如何构建高质量、可信赖系统的智慧结晶。

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我是一位项目经理，在日常工作中经常会遇到各种挑战，比如需求的蔓延、团队之间的沟通不畅、进度延误等等，之前我一直试图用自己的经验和直觉来解决这些问题，但效果往往是治标不治本。直到我翻开了这本书，才意识到原来我一直缺乏一个系统性的框架来指导我的工作。书中所介绍的“系统生命周期”模型，让我对项目的全过程有了更清晰的认识，从概念提出、需求分析到设计、开发、部署，再到后期的维护和退役，每一个阶段都有其独特的挑战和关注点。特别是关于“风险管理”和“质量保证”的部分，给了我很多实用的建议，例如如何识别潜在风险，如何制定应对措施，以及如何在整个项目过程中持续监控和提升质量。我尝试将书中的一些方法应用到我最近的一个项目中，结果令人振奋，团队协作更加顺畅，问题也得到了更及时的解决。这本书就像是给我打开了一扇新的大门，让我看到了解决复杂问题的另一条路径。

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