工程學(xué)原理及問題求解

前言

　　致學(xué)生　　當(dāng)您開始學(xué)習(xí)工程時，毫無疑問，此時的您充滿了激情、好奇以及對成功的渴望。您會將第一年的大部分時間用于建立堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)、基礎(chǔ)科學(xué)及通信基礎(chǔ)。同樣，您還會了解一些能夠說明工程師如何解決問題并獲得正確解決方案的工程主題。您將會看到數(shù)學(xué)、科學(xué)和通信如何通過能讓相關(guān)人員清楚理解并快速驗(yàn)證的方式，提供解決問題以及傳遞解決方案的方法。很快，您會發(fā)現(xiàn)需要在許多工程學(xué)科進(jìn)行深入的研究，才能解決不斷出現(xiàn)的復(fù)雜問題。作為作者，我們認(rèn)為，本書介紹的內(nèi)容將會讓您理解工程師如何在當(dāng)今的技術(shù)世界發(fā)揮作用。在學(xué)習(xí)完本書后，相信您將會迫不及待地想深入所在學(xué)科的高級工程科目的學(xué)習(xí)，并成功實(shí)現(xiàn)您的教育目標(biāo)。致老師　　針對一年級新生的工程課程包含了從工程專業(yè)概述到具體學(xué)科科目介紹的廣泛主題。而包括了了解預(yù)備材料、學(xué)習(xí)動機(jī)及保持記憶在內(nèi)的課程目標(biāo)衍生了大量適合一年級學(xué)生的學(xué)習(xí)活動。傳統(tǒng)的工程制圖及描述性的幾何課程已經(jīng)被計(jì)算機(jī)圖形和基于CAD的課程取代。介紹工程學(xué)和問題解決的課程除了教授計(jì)算機(jī)語言的基本原理以外，還會使用電子表格和數(shù)學(xué)方法。Intcmct已經(jīng)成為主要的教學(xué)工具，提供大量數(shù)據(jù)補(bǔ)充課堂筆記和教科書的內(nèi)容。在這第5版中，將繼續(xù)介紹工程專業(yè)，并為學(xué)生提供成功所需的工具和技術(shù)?！　”緯ǖ?版）汲取了前4版中的經(jīng)驗(yàn)并加入了許多師生使用該書的良好建議。在過去的30年中，問題解決的基礎(chǔ)幾乎沒有改變，但是數(shù)學(xué)工具和表示技術(shù)卻得到了極大的改善。因此，第5版仍然保持相同的宗旨，但集中介紹新問題和改進(jìn)的方法?！　”緯淖谥际牵孩僭趯W(xué)生第一年所面對的工程科目有所限制時，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣；②當(dāng)使用邏輯方式表示解決方案時產(chǎn)向?qū)W生提供使用SI和常規(guī)單位解決問題的經(jīng)驗(yàn)；③向?qū)W生介紹需要應(yīng)用基礎(chǔ)工程概念的大多數(shù)工程學(xué)科所共有的學(xué)科領(lǐng)域；④鍛煉學(xué)生解決開放式問題的能力?！　”緯榻B的內(nèi)容將集中于某個方面的知識但又不失連續(xù)性.大多數(shù)章后面的問題難度有所不同，這樣學(xué)生們可以快速體驗(yàn)成功，同時也能繼續(xù)挑戰(zhàn)更復(fù)雜的問題，其中絕大部分都是新問題或經(jīng)過修改的問題。

內(nèi)容概要

目前，幾乎所有的行業(yè)都涉及到工程問題，以工程的思想和流程來解決和處理問題，有利于項(xiàng)目的較快解決和成本的良好控制。本書基于當(dāng)前各種與工程應(yīng)用相關(guān)的最新技術(shù)，從工程學(xué)的最基礎(chǔ)知識講起，到工程學(xué)在各個領(lǐng)域的具體應(yīng)用，以及相關(guān)問題的求解，為學(xué)生深入學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時培養(yǎng)學(xué)生的核心競爭力?！　”緯鴱墓こ虒W(xué)的基礎(chǔ)知識和必備的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、通信等知識入手，全面介紹了工程學(xué)原理及常見工程問題的求解方案。本書內(nèi)容豐富，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，講解細(xì)致認(rèn)真，對工程學(xué)的原理和應(yīng)用做了深入的剖析。本書十分適合作為高等院校各類工程專業(yè)的低年級教材，同時對廣大工程技術(shù)人員也有重要參考價值。

作者簡介

　　Arvid R．Eide畢業(yè)于美國愛荷華州立大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)，做過講師、美國陸軍軍官，并曾在Western Electric、John Deere和Trane公司工作過，1974年獲得博士學(xué)位，被聘為教授和Freshman Engineering主席，同時兼任副教務(wù)主任，1996年作為機(jī)械工程教授重返教學(xué)崗位，最后成為

書籍目錄

第1章　工程專業(yè)　1.1　工程職業(yè)　　1.2　技術(shù)團(tuán)隊(duì)　　1.3　工程專業(yè)　　1.4　丁程職能　　1.5　工程學(xué)科　　1.6　工程教育　　1.7　工程與設(shè)計(jì)　　1.8　將工程師作為職業(yè)　　1.9　未來的挑戰(zhàn)　　1.10　小結(jié)　　習(xí)題　第2章　工程解決方案　　2.1　簡介　　2.2　問題分析　　2.3　程方法　　2.4　問題表示　　2.5　問題表示的標(biāo)準(zhǔn)　　習(xí)題第3章　技術(shù)信息的表示　3.1　簡介　3.2　收集和記錄數(shù)據(jù)　　3.3　一般繪圖過程　3.4　經(jīng)驗(yàn)函數(shù)　3.5　曲線擬合　　3.6　選點(diǎn)法和最小平方法　3.7　經(jīng)驗(yàn)方程：直線　3.8　經(jīng)驗(yàn)方程：冪曲線　3.9　指數(shù)曲線　習(xí)題第4章　工程測量和評估第5章　量綱、單位和轉(zhuǎn)換第6章　統(tǒng)計(jì)學(xué)第7章　力學(xué)第8章　物料平衡第9章　能量第10章　電學(xué)第11章　工程經(jīng)濟(jì)學(xué)附錄

章節(jié)摘錄

　　過程以定義所需解決的問題（步驟（1））作為開始。在許多情況下，工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)并不確定或定義問題。公司的區(qū)域代表和管理人員會代替客戶提供最初的需求。團(tuán)隊(duì)必須小心，不能在這一步驟定義解決方案。如果這樣做，說明還沒有滿足設(shè)計(jì)過程。例如，假設(shè)公司管理人員要求團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)能將金屬塊從某個建筑運(yùn)輸?shù)搅硪唤ㄖ氖滞栖?，建筑之間大概有200m的距離。該問題的解決方案已經(jīng)確定：手推車。只要查看市場上哪些手推車能夠處理所需負(fù)載即可。為了公司利益，可能會找到可以有效進(jìn)行重負(fù)短距離運(yùn)輸?shù)男孪到y(tǒng)。這可能是軌道系統(tǒng)、傳送帶或其他創(chuàng)新的解決方案。通常，簡單的問題定義能給設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)帶來最大的靈活性。例如，最初的問題可能被定義為：“目前在1號建筑內(nèi)存放金屬塊，需要一種方法將金屬塊從1號建筑運(yùn)送到2號建筑?！薄　F(tuán)隊(duì)接下來將獲得并收集所有與問題相關(guān)的信息（步驟（2））。內(nèi)部的公司文檔、可用的系統(tǒng)、Internet搜索和其他的工程師都是可能的信息源。一旦團(tuán)隊(duì)成員增加可用信息，則應(yīng)該確定解決方案的約束和標(biāo)準(zhǔn)（步驟（3））。約束是對可能的解決方案的物理或?qū)嶋H的限制：例如，系統(tǒng)必須使用220V電才能運(yùn)行。標(biāo)準(zhǔn)是解決方案的期望特征；例如，解決方案必須可靠，必須易于操作；、價格必須合理并且必須經(jīng)久耐用。您可能會認(rèn)為約束是需求——所有可能的解決方案必須滿足它——而標(biāo)準(zhǔn)是相關(guān)的考慮，因?yàn)槟硞€解決方案比另一個更好（例如，經(jīng)久耐用是一個標(biāo)準(zhǔn)）?！　‖F(xiàn)在團(tuán)隊(duì)將準(zhǔn)備過程的創(chuàng)新部分，即開發(fā)可供選擇的解決方案（步驟（4））。經(jīng)驗(yàn)、知識及團(tuán)隊(duì)活動（如集體討論）的結(jié)合將產(chǎn)生大量的解決方案（如圖1.2 9所示）。每個可選解決方案都將使用約束來分析并與指定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。在很多情況下，會建立并測試原型，以確定是否滿足約束和標(biāo)準(zhǔn)。在該步驟中會大量使用計(jì)算機(jī)建模和分析。然后，使用某個設(shè)備（如決策矩陣）來選擇解決方案（步驟（5）），如圖1－30所示。

編輯推薦

　　內(nèi)容豐富，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，講解細(xì)致認(rèn)真，對工程學(xué)的原理和應(yīng)用做了深入的剖析?！豆こ虒W(xué)原理及問題求解(第5版)》十分適合作為高等院校各類工程專業(yè)的低年級教材，同時對廣大工程技術(shù)人員也有重要參考價值。

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