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出版者:清华大学

作者:王东明 编

出品人:

页数:406

译者:

出版时间:2008-3

价格:39.50元

装帧:

isbn号码:9787302168690

丛书系列:

图书标签:

• Pro/ENGINEER
• ProE
• 机械设计
• CAD
• 软件教程
• 中文教程
• 野火版
• 基础教程
• 工程制图
• 三维建模

《机械设计与制造技术前沿探索：新材料、智能制造与数字化转型实践》 内容概述 本书深度聚焦于当代机械工程领域面临的核心挑战与未来发展方向，旨在为工程师、研究人员及高年级学生提供一个系统、前瞻性的技术视野。全书内容紧密围绕新材料的应用、智能制造（Industry 4.0）的核心技术，以及工程领域的数字化转型策略展开。 第一部分：先进材料在高端制造中的应用 本部分首先回顾了传统金属材料的局限性，随后系统性地介绍了二十一世纪以来对机械性能产生革命性影响的新型材料体系。 第一章：高性能复合材料的结构设计与失效分析 详细探讨了碳纤维增强复合材料（CFRP）、玻璃纤维增强复合材料（GFRP）以及陶瓷基复合材料（CMC）在航空航天、高速列车和高端体育器械中的应用案例。重点剖析了层合板的铺层设计理论，包括刚度矩阵的构建与优化。深入分析了复合材料特有的失效模式，如基体开裂、纤维拔出和分层现象，并介绍了超声波C扫描等无损检测技术在评估结构完整性中的应用。 第二章：增材制造（3D打印）的材料科学基础 本章聚焦于增材制造过程中使用的关键材料，如高熵合金粉末、PEEK等高性能聚合物以及生物活性陶瓷材料。探讨了不同制造工艺（如选择性激光熔化SLM、电子束熔化EBM）对材料微观结构和宏观力学性能的影响机制。详细阐述了如何通过粉末床的预热温度、激光扫描策略来控制残余应力，并提高打印部件的密度和表面光洁度。 第三章：功能性与智能材料的集成 讨论了具有特殊电、磁、热响应特性的功能材料。包括形状记忆合金（SMA）在微型驱动器中的应用，压电材料在主动振动控制系统中的集成方案。同时，介绍了自修复高分子材料的化学原理及其在延长机械结构使用寿命方面的潜力。 第二部分：智能制造与工业物联网（IIoT） 本部分转向对“智能工厂”的构建与运作机理的探讨，强调数据流、信息物理系统（CPS）的构建。 第四章：工业物联网（IIoT）架构与数据采集 系统阐述了 IIoT 系统的分层架构（感知层、网络层、平台层、应用层）。详细介绍了适用于恶劣工业环境的传感器技术，如MEMS加速度计、光纤光栅传感器等，以及数据在边缘侧（Edge Computing）的预处理方法，以降低网络延迟和数据传输负荷。 第五章：预测性维护（PdM）与数字孪生（Digital Twin） 这是本部分的核心。详细介绍了基于机器学习（如LSTM、Transformer模型）的设备健康状态评估（PHM）方法。通过对振动、温度、电流等特征信号的时间序列分析，建立设备剩余使用寿命（RUL）模型。深入讲解了数字孪生的构建流程：如何将物理资产的实时数据、几何模型、仿真模型（FEA/CFD）映射到一个虚拟环境中，并利用孪生体进行“What-if”场景分析和工艺优化。 第六章：人机协作与柔性制造系统 探讨了安全、高效的人机协作（Cobots）在装配、检测环节的应用。详细分析了力/力矩传感器的集成、碰撞检测算法以及安全工作区的动态划分。同时，阐述了如何利用敏捷制造和模块化设计理念，构建能够快速适应小批量、多品种生产需求的柔性制造单元。 第三部分：工程领域的数字化转型实践 本部分着眼于设计、仿真与生产管理的信息化集成。 第七章：基于模型的系统工程（MBSE）与需求管理 介绍了从传统基于文档的工程方法向基于模型的系统工程（MBSE）转型的必要性。重点介绍了使用SysML语言对复杂机械系统的功能、性能、接口进行建模的方法。强调了如何通过系统模型实现全生命周期的需求追溯和一致性验证。 第八章：高性能仿真技术与多物理场耦合分析 超越传统的静态结构分析，本章深入探讨了瞬态动力学、接触分析中的数值稳定性问题。详细讲解了流固耦合（FSI）在泵、阀门设计中的应用，以及电磁-热-结构耦合分析在电机和电磁制动系统优化中的实践。讨论了GPU加速在提高复杂仿真计算效率中的作用。 第九章：数据驱动的质量控制与工艺优化 关注于如何利用生产线采集的大数据反哺设计与制造过程。介绍了统计过程控制（SPC）的现代化升级，引入了基于实时数据的参数自适应调整机制。探讨了利用深度学习技术进行产品表面缺陷的自动化视觉检测（AOI），并将其集成到闭环质量管理系统中，实现“零缺陷”制造的路径。 总结与展望 本书旨在为读者构建一个全面的、跨学科的知识框架，理解当前技术范式转移的关键驱动力。它不是针对某一具体软件操作的指导手册，而是侧重于支撑这些先进制造模式背后的科学原理、系统架构和工程决策方法。读者将能够掌握如何将先进材料科学、数据分析能力与现代机械工程实践深度融合，迎接未来智能制造的挑战。

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这本书给我最大的感受就是它的系统性和逻辑性。作者在编写这本书的时候，显然是花了大量的心思来构建知识体系。从最基础的界面介绍、模型建立，到高级的曲面设计、装配仿真，每一部分的内容都衔接得非常自然，层层递进，让人感觉像是在一步步攀登一座知识的高峰。我特别欣赏的是书中对“特征”概念的深入剖析，它不仅仅是讲解了各种特征的创建方法，更重要的是阐述了特征之间的关联性和父子关系，这对于理解Pro/ENGINEER的参数化建模精髓至关重要。书中还涉及到一些模具设计和钣金设计的知识点，虽然篇幅不算特别长，但讲解得非常到位，让我对这些领域有了初步的认识和了解。我印象最深刻的是关于“模型分析”那一章，书中不仅介绍了各种常用的模型检查工具，还结合实例演示了如何利用这些工具来找出模型中的潜在问题，以及如何对模型进行优化，以满足制造和分析的需求。这对于提高零件的质量和可靠性非常有帮助。总的来说，这本书就像一位经验丰富的老师，循循善诱地引导我们一步步掌握Pro/ENGINEER的核心技术。

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这本书的排版设计确实是一大亮点，扉页和目录的设计都非常清晰直观，让人一眼就能找到自己想要学习的内容。每一章的开头都有明确的学习目标，这一点对于初学者来说非常重要，可以帮助我们快速把握本章的学习重点。书中穿插的很多小技巧和快捷键提示，真的是太实用了！我之前学习其他软件时，总是被一些繁琐的操作步骤弄得头疼，但这本书在这方面做得非常到位，很多地方都给出了更高效的解决方案。比如，在讲解曲面建模部分，书中不仅详细介绍了各种曲面生成命令，还结合实际案例，演示了如何利用这些命令组合出复杂的曲面造型，这一点让我受益匪浅。我印象最深刻的是关于零件装配的那一章，书中并没有简单地罗列装配约束，而是通过多个不同难度的装配实例，循序渐进地讲解了各种约束的运用场景和注意事项，甚至还提到了如何优化装配结构以提高后续修改的效率。这对于我这种刚接触Pro/ENGINEER的来说，简直是雪中送炭。而且，书中的插图和截图都非常清晰，色彩鲜艳，即使是复杂的模型，也能看得一清二楚，这大大降低了学习的难度，也让整个学习过程变得更加有趣。

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这本书在讲解Pro/ENGINEER的过程中，非常注重实际的应用性和解决问题的能力。它不像一些纯理论的书籍，而是紧密结合实际工程应用，提供了大量贴合实际的案例。我尤其喜欢书中关于“零件设计”和“装配设计”的章节，作者通过一系列由浅入深的实例，展示了如何利用Pro/ENGINEER来解决实际工程中的设计难题。比如，在讲解零件设计时，书中提供了一个复杂的机械零件的建模过程，作者在讲解每一个特征的时候，都会详细说明这个特征在实际零件中扮演的角色，以及为什么需要这样设计。在装配设计部分，书中不仅讲解了如何进行零件的约束和配合，还演示了如何进行干涉检查和运动仿真，这对于保证装配的正确性和可行性非常有帮助。我之前一直觉得Pro/ENGINEER的仿真功能很难掌握，但这本书的讲解让我豁然开朗，原来可以通过如此简单直观的方式来完成。此外，书中还提到了一些关于“产品生命周期管理”（PLM）的初步概念，虽然不是重点，但为我们后续深入学习打下了基础。总而言之，这本书的内容非常丰富，而且非常实用，能够帮助我们快速掌握Pro/ENGINEER的核心技能，并将其应用于实际工作中。

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说实话，在翻阅这本书之前，我对Pro/ENGINEER的认知还停留在“功能强大但学习曲线陡峭”的阶段，心里一直有点打怵。但这本书完全颠覆了我的看法。作者的讲解风格非常幽默风趣，没有那些枯燥乏味的理论术语，更多的是通过生动的语言和贴近实际的例子来引导读者理解。例如，在讲解参数化设计时，作者并没有直接抛出概念，而是从一个日常生活中常见的例子入手，比如调整一个椅子的扶手高度，然后引申到Pro/ENGINEER中如何通过修改参数来达到类似的效果，这种方式让抽象的概念变得具象化，更容易被我们接受。书中对于模型的分析和讲解也十分到位，很多时候，作者会在讲解一个功能点之前，先分析该功能的应用场景和解决的问题，然后再一步步演示如何操作。这种“授人以渔”的教学方式，比单纯地告诉你“怎么做”要深刻得多。我尤其喜欢书中关于“设计意图”的强调，这让我意识到，在Pro/ENGINEER建模不仅仅是画图，更重要的是理解设计的初衷，并将其转化为模型的逻辑。书中还包含了一些实用的建模技巧，比如如何有效地利用草绘基准面，以及如何通过特征树的管理来优化模型的可编辑性，这些都是我以前很少注意到的细节，但却对建模效率有着至关重要的影响。

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这本书的优点在于它并没有回避Pro/ENGINEER的一些复杂功能，而是以一种非常亲民的方式将其呈现在读者面前。比如，在讲解高级曲面造型的时候，书中并没有使用大量晦涩难懂的专业术语，而是通过大量的图示和详细的操作步骤，将复杂的操作过程分解成易于理解的几个小块。我特别喜欢书中关于“自由曲面”部分的讲解，作者用了一个非常形象的比喻，将自由曲面比作捏泥人，然后逐步展示如何在Pro/ENGINEER中通过控制曲面的控制点来达到想要的造型。这种讲解方式非常接地气，让我这个初学者也能快速理解并上手。书中还提供了一些非常有用的模板和示例文件，这大大节省了我们从零开始的时间，让我们能够更快地进入到实际操作中。而且，作者在讲解过程中，还时不时地穿插一些“为什么这样做”的解释，这让我们不仅知道“怎么做”，更知道“为什么这么做”，从而能够更深入地理解软件的设计理念。总而言之，这本书的讲解方式非常人性化，能够很好地照顾到不同层次的学习者。

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