產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能及動態(tài)優(yōu)化設(shè)計

前言

　　眾所周知，機械產(chǎn)品在國內(nèi)外市場中競爭力的強弱，在很大程度上取決于產(chǎn)品的質(zhì)量。產(chǎn)品的質(zhì)量是通過精心設(shè)計、精密制造和嚴格管理而獲得的。產(chǎn)品的設(shè)計工作對其質(zhì)量有十分重要的影響，這是因為產(chǎn)品的設(shè)計可賦予產(chǎn)品“先天性優(yōu)劣”這種至關(guān)重要的本質(zhì)特性?！　‘a(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量包括用戶、企業(yè)及社會對產(chǎn)品設(shè)計工作提出的所有質(zhì)量要求，包括對產(chǎn)品全部功能和性能的質(zhì)量要求。為了滿足產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的要求，科技工作者已提出并研究了數(shù)十種設(shè)計方法，這些設(shè)計方法能夠在不同程度上滿足產(chǎn)品某一方面或某些方面設(shè)計質(zhì)量的要求?！　榱溯^全面地滿足用戶、企業(yè)及社會對產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量提出的要求，本系列著作構(gòu)建了基于系統(tǒng)工程的產(chǎn)品設(shè)計的總體規(guī)劃的理論模型，即7D總體規(guī)劃模型，其中包括設(shè)計思想、設(shè)計環(huán)境、設(shè)計過程、設(shè)計目標、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計方法及產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量檢驗等七個方面的內(nèi)容，闡明了它們的內(nèi)涵，并將產(chǎn)品設(shè)計工作劃分為規(guī)劃、實施和檢驗等三個階段，即三段設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，提出了將幾種對產(chǎn)品質(zhì)量有決定性影響的設(shè)計方法有機地結(jié)合在一起對產(chǎn)品進行設(shè)計，我們把這種設(shè)計方法稱為綜合設(shè)計法?！　【C合設(shè)計法明確地提出了以用戶需求為驅(qū)動，以產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量為目標，以多種學科的理論與技術(shù)為基礎(chǔ)，以功能設(shè)計、動態(tài)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計和智能設(shè)計及可視化設(shè)計為內(nèi)容，以廣義優(yōu)化、現(xiàn)代仿真技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)為手段。本系列著作中不僅討論了以線性理論為基礎(chǔ)的一般綜合設(shè)計法，還討論了以非線性理論為基礎(chǔ)的深層次的綜合設(shè)計法，因此，本系列著作提出的方法對于各類機械設(shè)備的設(shè)計均具有較好的適用性?！　【C合設(shè)計法的主要內(nèi)容是功能優(yōu)化設(shè)計、動態(tài)優(yōu)化設(shè)計、智能優(yōu)化設(shè)計和可視優(yōu)化設(shè)計，因此也可以稱它為四優(yōu)設(shè)計法，或面向產(chǎn)品全部功能和性能的綜合設(shè)計法。本系列著作把這種設(shè)計法概括為1+3+x設(shè)計法，1即為功能優(yōu)化設(shè)計，3為“動態(tài)優(yōu)化、智能優(yōu)化和可視優(yōu)化”融合在一起的三化設(shè)計或三優(yōu)設(shè)計，X為對某種產(chǎn)品有特殊要求的設(shè)計方法。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，綜合設(shè)計法的內(nèi)涵也將隨著科學技術(shù)的進步和發(fā)展不斷得到補充和完善。　　綜合設(shè)計法的主要內(nèi)容之一：產(chǎn)品的7D總體規(guī)劃模型及1+3+X綜合設(shè)計的理論框架。

內(nèi)容概要

　　《基于系統(tǒng)工程的產(chǎn)品綜合設(shè)計理論與方法：產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能及動態(tài)化設(shè)計》是對“基于系統(tǒng)工程的產(chǎn)品綜合設(shè)計理論與方法”進行系統(tǒng)敘述的六部系列著作中的第三部。該系列著作分別是：①產(chǎn)品全功能與全性能的綜合設(shè)計；②產(chǎn)品的主輔功能及功能優(yōu)化設(shè)計；③產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能及動態(tài)優(yōu)化設(shè)計；④產(chǎn)品的使用性能及智能優(yōu)化設(shè)計；⑤產(chǎn)品的制造性能及可視優(yōu)化設(shè)計；⑥機械產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的檢驗與評估?！　　痘谙到y(tǒng)工程的產(chǎn)品綜合設(shè)計理論與方法：產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能及動態(tài)化設(shè)計》總結(jié)了作者所在科研團隊長期從事機械產(chǎn)品研究、設(shè)計和開發(fā)的科學研究工作所取得的實際成果，也吸取了國內(nèi)外學者在該領(lǐng)域的一些主要研究結(jié)果?！　　痘谙到y(tǒng)工程的產(chǎn)品綜合設(shè)計理論與方法：產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能及動態(tài)化設(shè)計》從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能出發(fā)，首先介紹現(xiàn)代機械動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的意義和種類，討論動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的目標、主要內(nèi)容與方法，接著介紹動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法的若干理論基礎(chǔ)：線性與非線性振動、線性與非線性動力有限元、多體系統(tǒng)動力學、產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計方法及機器零部件可靠性與系統(tǒng)可靠性設(shè)計，進而敘述傳統(tǒng)的與深層次的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法，最后列出了動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法在典型機械中的具體應(yīng)用。　　《基于系統(tǒng)工程的產(chǎn)品綜合設(shè)計理論與方法：產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能及動態(tài)化設(shè)計》可作為工程專業(yè)的研究生和高年級本科生閱讀，也可作為科研院所從事產(chǎn)品研究與設(shè)計及企業(yè)部門的工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

前言第1章 概論1.1 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的概念及研究的意義1.2 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展1.3 傳統(tǒng)的與深層次的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的特點1.4 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的若干理論基礎(chǔ)1.5 結(jié)語第2章 產(chǎn)品動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的目標、內(nèi)容與方法2.1 概述2.2 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的廣義目標與具體目標2.3 產(chǎn)品動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的具體內(nèi)容2.4 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的方法2.5 產(chǎn)品動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的主要步驟2.6 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的目標、內(nèi)容與方法的關(guān)聯(lián)方程式2.7 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計對產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的影響2.8 結(jié)語第3章 線性與非線性振動設(shè)計3.1 概述3.2 單自由度線性系統(tǒng)的振動3.3 二自由度線性系統(tǒng)的振動3.4 多自由度線性系統(tǒng)的振動3.5 單自由度非線性系統(tǒng)的振動3.6 弱非線性多自由度振動系統(tǒng)的漸近法3.7 慢變參數(shù)系統(tǒng)的漸近法3.8 非線性振動系統(tǒng)的分岔與混沌3.9 非線性振動系統(tǒng)的設(shè)計計算實例3.10 結(jié)語第4章 線性與非線性動力有限元法4.1 概述4.2 彈性力學理論基礎(chǔ)4.3 平面三角形單元的有限元法4.4 機械結(jié)構(gòu)的動力有限元法4.5 利用有限元求解機械結(jié)構(gòu)的固有特性4.6 機械結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)分析4.7 非線性動力有限元法4.8 結(jié)語第5章 線性與非線性多體系統(tǒng)動力學5.1 多剛體系統(tǒng)的運動表示方法5.2 多剛體系統(tǒng)的運動學分析5.3 多剛體系統(tǒng)的動力學分析5.4 多剛體系統(tǒng)動力學的微分代數(shù)方程分析5.5 柔性多體系統(tǒng)的動力學分析5.6 多體系統(tǒng)動力學仿真舉例5.7 結(jié)語第6章 優(yōu)化設(shè)計方法6.1 概述6.2 優(yōu)化方法的數(shù)學基礎(chǔ)6.3 無約束優(yōu)化方法6.4 有約束優(yōu)化方法6.5 多目標函數(shù)的優(yōu)化方法6.6 應(yīng)用舉例6.7 結(jié)語第7章 可靠性設(shè)計7.1 概述7.2 可靠性設(shè)計常用的分布函數(shù)7.3 零件可靠性設(shè)計7.4 系統(tǒng)可靠性設(shè)計7.5 隨機參數(shù)非線性系統(tǒng)的可靠性和可靠性靈敏度分析7.6 故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的可靠性和可靠性靈敏度分析7.7 結(jié)語第8章 以線性理論為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計8.1 概述8.2 傳統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的目標與特點8.3 傳統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容與方法8.4 傳統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的步驟8.5 傳統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計舉例8.6 結(jié)語第9章 以非線性理論為基礎(chǔ)的深層次動態(tài)優(yōu)化設(shè)計9.1 概述9.2 深層次的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的目標和特點9.3 深層次動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)涵9.4 深層次動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的步驟和方法9.5 深層次動態(tài)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用舉例9.6 結(jié)語第10章 一般機械動態(tài)優(yōu)化設(shè)計舉例10.1 概述10.2 單斗挖掘機的結(jié)構(gòu)與工作原理10.3 單斗液壓挖掘機的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計10.4 結(jié)語第11章 振動機械動態(tài)優(yōu)化設(shè)計舉例11.1 概述11.2 新型振動沉拔樁振動機構(gòu)的選取11.3 隔振系統(tǒng)設(shè)計11.4 振動沉拔樁機振動系統(tǒng)的動力學方程11.5 振動沉拔樁機系統(tǒng)數(shù)學模型及其動力學特性11.6 振動沉拔樁機慢變參數(shù)系統(tǒng)的動力學特性11.7 結(jié)語第12章 旋轉(zhuǎn)機械軸系振動設(shè)計計算舉例12.1 概述12.2 有限元方程的建立及方程求解12.3 轉(zhuǎn)子軸系的扭轉(zhuǎn)振動分析12.4 轉(zhuǎn)子軸系的彎曲振動12.5 轉(zhuǎn)子軸系彎扭組合振動分析12.6 裂紋故障對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)固有特性的影響12.7 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的響應(yīng)分析12.8 結(jié)語參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章 概論　　1.1 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的概念及研究的意義　　現(xiàn)代機械動態(tài)優(yōu)化設(shè)計是在產(chǎn)品的研究和開發(fā)過程中，對機械產(chǎn)品的運動學與動力學及與此相關(guān)的動態(tài)可靠性、安全性、疲勞強度和工作壽命等問題，進行分析和計算，以保證所研究和開發(fā)的設(shè)備具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能及其他相關(guān)性能。

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