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出版者:北京

作者:强志学辑著

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页数:0

译者:

出版时间:

价格:65.0

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isbn号码:9787200042573

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现代科技视野下的工程实践与前沿探索 本书旨在为读者构建一个宏大而精密的现代工程技术知识体系。它并非传统意义上的技术手册，而是一部深入剖析当代工程学核心理念、最新发展趋势与跨学科应用的前沿论著。全书紧密围绕“创新驱动”与“系统优化”两大主轴展开，力求在理论深度与工程实践之间架起一座坚实的桥梁。 第一部分：数字化转型与智能制造的基石 本部分聚焦于信息技术如何彻底重塑传统工业的运作模式。我们首先探讨工业物联网（IIoT）的架构设计与数据采集标准。这不仅仅是关于传感器和网络的堆叠，而是深入到边缘计算（Edge Computing）在实时决策中的作用，以及如何利用分布式账本技术（DLT）确保供应链数据的安全性和可追溯性。 随后，内容将详细解析数字孪生（Digital Twin）技术的完整生命周期管理。从高保真模型的构建、多物理场仿真（Multi-physics Simulation）的耦合算法，到如何利用反馈回路实现物理实体与虚拟模型的实时同步与预测性维护。我们着重分析了在复杂系统（如大型基础设施或精密航空器）中，数字孪生如何从描述性工具跃升为规范性工具，驱动设计优化和运行决策。 在智能制造领域，本书深入分析了增材制造（Additive Manufacturing, AM）的工艺优化路径。不再停留在3D打印的表面介绍，而是详细对比了金属激光粉末床熔融（SLM）、电子束熔化（EBM）等技术的微观冶金效应、残余应力控制策略，以及如何通过工艺参数的闭环控制实现材料性能的最大化。同时，我们探讨了AM在复杂结构设计（如晶格结构与拓扑优化）中的前沿应用，以及后处理技术（如热等静压HIP）的关键性作用。 第二部分：可持续发展与绿色工程的路径图 面对全球气候变化与资源约束的挑战，本部分将可持续性原则融入工程决策的核心。 我们首先审视生命周期评估（Life Cycle Assessment, LCA）的量化方法学。这包括对材料提取、制造、使用和报废处理全过程中的能源消耗和环境影响的精确核算。重点讨论了“摇篮到摇篮”（Cradle-to-Cradle）设计理念的工业化落地，特别是在循环经济体系中，如何设计易于拆解、材料高值化回收的产品结构。 在能源工程方面，本书详细阐述了先进储能技术的物理化学原理与工程挑战。重点分析了固态电池的界面阻抗问题、液流电池的电解液流变学特性，以及氢能技术从电解制氢（PEM/SOEC）到储运、燃料电池应用的全链条效率优化。我们强调了储能系统的集成化设计，以应对电网波动和分布式能源的并网需求。 此外，对低碳建筑与智能基础设施的探讨涵盖了新型低碳建材（如地质聚合物混凝土）的力学性能分析，以及建筑能源管理系统（BEMS）中基于强化学习的动态负荷平衡算法。 第三部分：前沿材料科学与极端环境工程 本部分着眼于下一代工程应用所依赖的特种材料和极端条件下的设计准则。 我们深入剖析了先进复合材料的微观结构与宏观力学行为的关联。对于碳纤维增强聚合物（CFRP）和陶瓷基复合材料（CMC），本书详细讨论了界面粘接强度、分层损伤（Delamination）的起始与扩展机制，以及非破坏性评估（NDE）技术，如超声波C扫描和热成像技术，在质量控制中的应用。 在纳米工程领域，重点讲解了二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）在电子器件、催化剂和高强度涂层中的功能化设计。这涉及到材料的表面化学修饰、薄膜沉积技术（ALD/CVD）的精确控制，以及如何应对纳米尺度效应带来的尺度依赖性失效问题。 针对极端环境，如深海、高超声速飞行和核能反应堆，本书提供了特定的可靠性工程分析框架。这包括对疲劳寿命的概率预测模型（如Weibull分布的改进）、蠕变与应力松弛现象的本构关系建立，以及在辐射场中材料性能衰变（如辐照脆化）的评估方法。 第四部分：复杂系统建模与决策科学 最后的板块聚焦于如何利用数学工具和计算模型来管理和优化复杂的工程系统。 本书详细介绍了多物理场耦合仿真的数值方法，包括有限元法（FEM）和有限体积法（FVM）在热-力-电-流耦合问题中的适用性与局限性。我们强调了求解非线性偏微分方程组时的计算效率优化，例如使用域分解方法（Domain Decomposition Methods）进行并行计算。 在系统工程层面，我们阐述了面向服务的架构（SOA）在大型复杂工程项目中的应用，以及如何通过系统架构描述语言（SysML）进行需求追溯和变更管理。 最后，本书探讨了人工智能在工程优化中的角色。这不仅仅是机器学习在数据分析中的应用，而是将其融入到拓扑优化（利用进化算法设计轻量化结构）、参数估计（利用卡尔曼滤波进行状态观测）和故障诊断（利用深度学习识别设备异常模式）的全过程，以实现前所未有的系统性能提升和韧性增强。 本书的编写风格严谨，逻辑清晰，旨在为具备一定工程背景的读者提供一个全面、深入、与时俱进的知识框架，助力其在各自领域进行创新性实践与研究。

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